바다에 사는 동식물들을 연구하는 과학의 한 분야.
이 분야는 먹이와 다른 생활필수요소를 얻기 위해 직접적으로 해수에 의존하는 공중생물과 육상생물에 대해서도 연구한다. 광범위한 의미로는 전세계의 방대한 바다에 사는 수많은 생물들 및 그들과 직접 연관된 생명현상을 규명하는 것이다. 해양생물학은 박물학, 분류학, 발생학, 형태학, 생리학, 생태학, 지리적 분포 등 여러 분야를 다루는데, 바다의 물리적 특징과 그 속에 사는 생물간의 관계로 인해 해양학과도 밀접하게 연관되어 있다. 또한 해저에 골격을 남기고 열대바다의 거대하고 정교한 산호초를 만드는 생물들을 연구하기 때문에 해양지질학을 이해하는 데도 도움을 준다. 해양생물학의 주요목적은 바다에서 일어나는 현상들이 어떻게 생물의 분포를 조절하는가를 알아내는 것이다. 해양생물학자들은 특정 생물들이 해수의 여러 화학적·물리적 성질과 해수의 움직임 및 흐름에 어떻게 적응하는가와 어떻게 다양한 깊이에서 빛을 이용하는가, 또한 해저의 단단한 표면에 어떻게 적응하는가를 연구하며 먹이연쇄, 포식자와 피식자의 관계 등 해양생태계의 동태(動態)를 이해하는 데 관심을 모으고 있다. 어류와 갑각류 개체군의 분포에 대한 해양 생물학적 정보는 수산업에 매우 중요하다. 또한 해양생물학은 육지로부터 흘러나온 살충제와 비료, 사고로 인해 유조선에서 흘러나오는 기름, 해변가의 건축공사로 생기는 실트와 같은 종류의 오염이 바다에 사는 어류와 식물의 생활에 미치는 영향에 대해 다루고 있다. 주로 해양생물을 수집하고 분류하는 데 역점을 두었던 19세기 후반의 해양생물학적 방법은 대체로 연구하고자 하는 표본을 사로잡아서 보존하는 것이었다. 그래서 해저에서 표본을 모으기 위해 여러 가지 저예망과 저인망을 사용했으며, 원양어종을 잡을 때는 구멍크기가 다른 여러 가지 그물을 사용했다. 수중 환경의 물리적 특징을 측정하는 장비는 상당히 정밀하게 발달하여, 어떠한 깊이에서도 온도를 측정할 수 있는 온도계와 자동으로 닫혀서 수중의 표본을 표면으로 가져와 분석할 수 있게 하는 용기를 고안해냈다. 새로운 분석법으로 염분과 산소, 영양염, 식물 색소들을 선상(船上)에서 바로 측정할 수 있게 되었다. 또한 빛이 들어오는 양을 측정하는 광전기장치와 해저에 깔린 침전물들을 모으는 여러 가지 기계도 발달했다. 매우 깊은 곳까지 내려갈 수 있는 수중 카메라나 텔레비전, 보다 개선된 잠수장비, 잠수정 또는 잠수함으로 해양생물들을 그들의 자연 서식지에서 직접 관찰할 수 있게 되었다. 수중 텔레비전을 통해 관찰자는 물 속에 있는 카메라 시야 내에서 일어나는 일들을 연속적인 화면으로 볼 수 있게 되었고, 완벽하게 갖추어진 잠수장비가 발달함에 따라 조사자들이 수중생물들을 그들의 자연 서식지에서 직접 조사할 수 있게 되었다. 살아 있는 재료를 필요로 하는 생리학적·발생학적 연구는 일반적으로 생물학연구소에서 행해지는데, 이들은 해변가에 위치하여 특수한 순환체계에 의해 공급되는 해수로 표본들을 유지시키는 실험실로서 생물들을 신속히 옮기기에 편리하다.