يتم تعريف الكائنات الحية الدقيقة البحرية من خلال موطنها على أنها كائنات دقيقة تعيش في بيئة بحرية ، أي في المياه المالحة للبحر أو المحيط أو المياه قليلة الملوحة لمصب ساحلي. الكائن الدقيق (أو الميكروب) هو أي كائن حي أو فيروس مجهري ، يكون صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته بالعين المجردة بدون تكبير. الكائنات الحية الدقيقة متنوعة للغاية. يمكن أن تكون وحيدة الخلية أو متعددة الخلايا وتشمل البكتيريا والعتائق والفيروسات ومعظم الكائنات الأولية ، بالإضافة إلى بعض الفطريات والطحالب والحيوانات ، مثل الروتيفر ومجدافيات الأرجل. العديد من الحيوانات والنباتات العيانية لها مراحل أحداث مجهرية. يصنف بعض علماء الأحياء المجهرية الفيروسات على أنها كائنات دقيقة ، لكن آخرين يعتبرونها غير حية.
تشير التقديرات إلى أن الكائنات الحية الدقيقة البحرية تشكل حوالي 70٪ ، أو حوالي 90٪ ، من الكتلة الحيوية في المحيط. مجتمعة تشكل الميكروبيوم البحري. على مدى بلايين السنين طور هذا الميكروبيوم العديد من أنماط الحياة والتكيفات وأصبح يشارك في الدورة العالمية لجميع العناصر الكيميائية تقريبًا. تعد الكائنات الحية الدقيقة ضرورية لإعادة تدوير المغذيات في النظم البيئية لأنها تعمل كمحللات. كما أنها مسؤولة عن جميع عمليات التمثيل الضوئي تقريبًا التي تحدث في المحيط ، فضلاً عن دورة الكربون والنيتروجين والفوسفور والعناصر الغذائية الأخرى والعناصر النزرة. الكائنات الحية الدقيقة البحرية تحبس كميات كبيرة من الكربون وتنتج الكثير من الأكسجين في العالم.