海洋生态系统的最基本特征是能量通过食物链不断地单向流动，物质在食物链与无机环境之间不断地反复循环。
海洋生物群落各个种之间的食物关系十分复杂，可连结成链状或网状（食物链或食物网）。过去人们只注意海洋的牧食食物链，但20世纪60年代后发现，在河口、内湾、红树林和浅海水域，碎屑食物链也很重要。碎屑主要包括海洋植物的碎屑、动物没有消化的残渣和陆地注入的碎屑等。已知有不少海洋动物以碎屑为食物，在河口及浅海水域，估计总的初级生产量大约有50％是通过碎屑食物链的。
食物链的长短不一，长的可有5～6个环节，杂食性动物还可同时占据不同的营养级。
海洋动物对食物的选择不如陆地动物严格，能摄食多种食物。在海洋中尚未发现在陆地上见到的那种单食性种类。例如，中国闽南一台湾浅滩渔场的二长棘鲷是底栖鱼，其食料生物种类广泛，包括长尾类（细鳌虾、褐虾）、底栖端足类（钩虾亚目）、瓣鳃类（短齿蛤、鸟蛤、帘蛤）、介形类（尖尾海萤）和多毛类（沙蚕、似柱虫），还摄食樱虾类（日本毛虾）、糠虾类、辐蛇尾、海胆类、星虫类、腹足类、掘足类、短尾类、海葵类和鱼类。海洋动物的捕食与被捕食关系相当复杂。大多数动物的幼体和成体的食性往往不同，可以处于不同的营养级。鲱鱼的幼体为箭虫所摄食，而箭虫却是成体鲱鱼的一种重要饵料。
植食动物多是滤食性种类，以浮游植物或有机颗粒为食。植食动物主要包括桡足类等小型甲壳动物、被囊动物、毛颚动物和水母等浮游动物，还有贻贝、牡蛎和扇贝等底栖动物以及植食性鱼类等。浮游动物与浮游植物杂居在同一水层，在水中能作垂直移动，其种群组成和数量也有明显的季节变化。
海洋动物的生产力，指一定时间内一群动物所增加的身体物质总重量。但对浮游动物生产力的测定有相当困难，常只能间接估算。
南极磷虾有很高的群聚性和生产量。曾观察到有一群磷虾连绵几平方公里，在水中厚达1800米，总计约有1000万吨。据估计，南极海洋的磷虾现存量约达20亿吨。
次级生产力与个体大小、发育阶段、饵料质量和数量、摄食率、同化效率以及温度等有直接关系。有的动物滤食率很高，比如一个海鳟类个体，每分钟可滤食100毫升，它对饵料没有选择性。海洋植食性动物的同化效率比陆地动物高，可达80％～90％。
除摄食外，有些无脊椎动物以及海洋动物幼虫，还能直接从水环境中吸收溶解的有机物质（氨基酸、脂肪酸、多醣及其水解产物）。无脊椎动物幼虫从溶解有机物质直接吸收的碳可能占其代谢需要量的21％～57％。
曾有报道，海岛哲水蚤对无机和有机颗粒有识别能力，能从混合物中选择摄食有机物。