ชีววิทยาทางทะเล คือการศึกษาเชิงวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทร น้ำกร่อย รวมไปถึงแหล่งน้ำอื่นๆ ในชีววิทยานั้นมีหลายไฟลัม วงศ์ และ สกุล ซึ่งมีทั้งสปีชีส์ที่อาศัยอยู่บนบก และ สปีชีส์ที่อาศัยอยู่ในทะเล ชีวะวิทยาทางทะเลนั้นแบ่ง สปีชีส์จากสิ่งแวดล้อมแทนที่กับอนุกรมวิธาน นิเวศวิทยาทางทะเลนั้นไม่เหมือนกับ ชีววิทยาทางทะเล ด้วยความที่ นิเวศวิทยานั้นเน้นไปที่การศึกษาเกี่ยวกับการปฏิสัมพันธ์กันของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตตัวอื่น หรือ กับสิ่งแวดล้อม ในขณะที่ ชีววิทยานั้นคือการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตนั้นๆ
มหาสมุทรเป็นบ้านของสิ่งมีชีวิตมากมายบนโลกนี้ ทว่าเพราะขนาดที่ใหญ่และความซับซ้อนของมหาสมุทรนั้นทำให้มีหลายๆส่วนที่ยังไม่ถูกสำรวจ ทั้งนี้เราจึงไม่สามารถคาดเดาจำนวนสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในมหาสมุทรทั้งหมดได้ ประมาณ 71% ของพื้นผิวโลกนั้นครอบคลุมด้วยมหาสมุทร ที่อยู่ของสิ่งมีชีวิตใต้น้ำที่มีการศึึกษาในชีววิทยาทางทะเลนั้นมีหลากหลายตั้งแต่ ในชั้นบางๆของแรงตึงผิว ระหว่างน้ำและชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตเล็กๆ ไปจนถึง ร่องลึกก้นสมุทร ซึ่งสามารถมีความลึกได้มากกว่า 10,000 เมตรใต้ผิวน้ำ โดยจำเพาะตัวอย่างของที่อยู่อาศัยมีเช่น พืดหินปะการัง ป่าสาหร่ายเคลป์ (kelp forests) ทุ่งหญ้าทะเล ภูเขาไฟใต้น้ำ ปล่องไฮโดรเทอร์มอล แอ่งหิน พื้นโคลน พื้นทราย และ พื้นหินใต้ทะเล รวมไปถึงพื้นน้ำ (pelagic zone) ซึ่งปราศจากของแข็งและมีเพียงผิวน้ำที่เป็นขอบเขตที่สังเกตได้ สิ่งมีชีวิตที่ศึกษาก็มีตั้งแต่ ที่มีขนาดเล็กมากอย่าง แพลงก์ตอนพืช และ แพลงก์ตอนสัตว์ ไปจนถึง สัตว์ในไฟลัม ซีทาเซียซีทาเซีย (อันดับวาฬและโลมา) ซึ่งมีขนาดลำตัวยาวได้ถึง 30 เมตร หรือ 98 ฟุต
ทั่วโลกนั้นมีสิ่งมีชีวิตในทะเลเป็นทั้งแหล่งอาหาร แหล่งยา และแหล่งวัตถุดิบ รวมไปถึงเป็นสิ่งที่ส่งเสริม นันทนาการ และ การท่องเที่ยว โดยพื้นฐานแล้ว สิ่งมีชีวิตในทะเลนั้นช่วยกำหนดธรรมชาติของโลก โดยช่วยสร้างสมดุลใน วัฏจักรออกซิเจน และยังมีส่วนช่วยกำกับภูมิอากาศของโลก นอกจากนั้นสิ่งมีชีวิตในทะเลยังช่วยสร้างและปกป้องชายฝั่ง อีกด้วย
สัตว์ทะเลหลายๆสปีชีส์นั้นมีความสำคัญในเชิงเศรษฐกิจ เช่น สัตว์น้ำที่สามารถนำมาเป็นอาหารได้ ทั้งนี้ในปัจจุบันนั้นทุกๆวันได้มีการศึกษาและค้นพบมากมายเกี่ยวกับความสัมพันระหว่างสิ่งมีชีวิตในทะเลและวัฏจักรที่สำคัญต่อธรรมชาติต่างๆ เช่น วัฏจักรคาร์บอน และ วัฏจักรของอากาศ และ การถ่ายเทของพลังงานผ่านระบบนิเวศ
