微生物是地球上最早的“居民”，具有食量大、食譜廣、繁殖快、抗性高等特性。無論是繁華的現代城市、富饒的廣闊田野，還是人跡罕至的高山之巔、遼闊的海洋深處，到處都有它們的蹤跡。人們很早就知道海洋中有細菌存在，海洋生物學家對海洋微生物進行了深入系統的研究，特別是對其代謝作用的研究，進一步揭示了微生物王國的奧祕。
海洋微生物主要由海洋真菌和海洋細菌組成。海洋細菌是隻能在海洋中生長、繁殖，不含葉綠素和藻藍素的海洋原核單細胞生物，在海洋微生物中是數量最大、分佈最廣的微生物。它們個體直徑一般在1微米以下，形狀有球狀、桿狀、螺旋狀或分枝絲狀，具有堅韌的細胞壁，無真核。海洋中有自養和異養、光能和化能、好氧和厭氧、寄生和腐生，以及浮游和附着等類型的細菌。真菌是一類具有真核結構、能形成孢子、營腐生或寄生生活的海洋生物。海洋真菌不到500種，僅相當於陸地真菌種數的1%。現知的深海真菌只有5種，採集樣品的最大水深爲5315米。
海洋微生物是以海洋水體爲正常棲居環境的一切微生物。但由於學科傳統及研究方法的不同，本文不介紹單細胞藻類，而只討論細菌、真菌及噬菌體等狹義微生物學的對象。
海洋細菌是海洋生態系統中的重要環節。海洋細菌分佈廣、數量多，在海洋生態系統中起着特殊的作用。海洋中細菌數量分佈的規律是：近海區的細菌密度較大洋大，內灣與河口內密度尤大表層水和水底泥介面處細菌密度較深層水大，一般底泥中較海水中大不同類型的底質間細菌密度差異懸殊，一般泥土中高於沙土。
大洋海水中細菌密度較小，每毫升海水中有時分離不出1個細菌菌落，因此必須採用薄膜過濾法:將一定體積的海水樣品用孔徑0.2微米的薄膜過濾，使樣品中的細菌聚集在薄膜上，再採用直接顯微計數法或培養法計數。
大洋海水中細菌密度一般爲每40毫升幾個至幾十個。
