海洋中细菌的作用非常复杂。海洋中的细菌不仅能分解各种动植物尸体、粪便和其他有机颗粒，把有机物分解成无机物，本身还能利用自己“制造”的无机物再生产出各种有机物。一些细菌能够进行光合作用，如蓝细菌。
海洋生态系统中微型生物食物环中摄食者和被摄食者的个体大小有一定比例。通常摄食者只能摄取大约为自身大小的1/10的生物。细菌是许多动物的直接食物。
它们能被很多微型浮游动物如鞭毛虫捕食，而鞭毛虫又被个体较大的原生动物（主要是纤毛虫）捕食，纤毛虫呢，又是水蚤、箭虫等中型浮游动物的重要食物，从而使得中型浮游动物进入了后生食物网。这一食物关系称为“微型生物食物环”。
微型生物食物环与经典食物链之间有着密切的关系。