海洋動物的分布並不是均勻的，從距離陸地的情況來看，一般是近海多，遠海少；從緯度來看，一般是低緯多，高緯少；從深度來看，一般是淺海多，深海少。這種分布主要是依浮游生物的多寡來決定的，表現出很強的生態特徵。
海洋動物門類繁多，但種類卻很少。當今全世界動物被分成近40個門90餘綱150餘萬種，海洋動物占有35個門74個綱，但種類僅占17餘萬種。在這些動物門中有不少僅為海洋中所有，如櫛水母門、帚蟲動物門、毛顎動物門、腕足動物門、須腕動物門和棘皮動物門等七個門，其中僅寄生在北大西洋大螯蝦嘴邊上的一種叫Symbion pandora的動物僅一門一個種。占有當今動物界中絕大多數種類的昆蟲綱中的動物在海洋中幾乎完全沒有，從種類上看海洋動物比陸生動物要少得多。
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海洋動物另一個顯著的特點是結構一般較簡單原始，這是由於海洋環境相對較穩定造成的，在這種環境中動物的身體結構發展一般比較緩慢，從而保持了較古老的特徵，也保留下許多種類的古老類型。在這裡我們可以看到與三葉蟲同時代的鱟的後代，這是肢口綱劍尾目中唯一生存到今天的古老物種。在這裡我們還可以看到有“活化石”之稱的舌形貝，人們常稱它們為海豆芽；也可看到另一種腕足類動物似穿孔貝。軟體動物也有不少古老型的，如新蝶貝，從形態上看不出它們和其祖先有多少差別，另外還有鸚鵡螺等。脊椎動物中最有名的大概算得上是矛尾魚，即大名鼎鼎的拉邁蒂魚，它的形態讓我們回想到了泥盆紀時代。海洋中的一些爬行動物也是較古老的類型，如海龜和海蛇等。諸如水母、有孔蟲、放射蟲、珊瑚等古老類型的動物更是不計其數。
在海洋中，有不少動物曾經有過在陸地上生活的歷史，後來隨著各種因素的作用，它們和其遠古的祖先相反，重新又回到了海洋中，如上述海龜和海蛇，再如哺乳動物中的鰭足類、鯨類等海獸，我們有時將這些動物稱之為次生性海洋動物。
 海豆芽在古生代海洋中很常見 |  拉邁蒂魚。總鰭魚類，曾被認為是已經 滅絕了的古生代魚類 |
面對著這眾多的海洋動物，我們仔細觀察一下不難發現，它們中的一部分可以在海水中自由地游來游去，我們稱它們為水層動物。在水層動物中，一些種類隨著海水和海流到處飄遊，我們稱它們為飄浮動物，如水母等；一些在表層水域繁殖生活，它們多數身體微小，我們稱它們為浮遊動物，如許多水蚤；還有一些則是真正的游泳能手，如大多數魚類。另一部分則終生基本棲居于海底，我們稱之為底棲動物，如那些鮃和鰈，一俟度過“童年時代”，它們就再也離不開海底了。
根據海洋的物理化學性質並結合生物學特徵，我們可以將海洋分為三個主要的生態地帶，即沿海帶（或稱淺海帶）、遠海帶（或稱開闊海帶）、深海帶，在這些不同的海帶里生活著不同的動物群。
首先是沿海動物群或淺海動物群，這是生活在大陸邊緣海水中至水深200米處區域間的海洋動物。這一區域又可分為三個小的地帶：一是潮上帶（在高潮線以上），二是潮間帶（高潮線與低潮線之間），三是潮下帶(低潮線以下至海洋植物生長下界)。這個區域間的海洋動物因環境多樣、陽光充足、食物來源豐富等種類繁多，數量上也巨大。生活在這一帶的動物多為底棲者，如珊瑚、海葵等，這裡的魚喜愛衝浪，但游泳速度較慢，不少經常能到陸上嬉戲，如彈塗魚等。由於魚類繁多，那些半水生的哺乳動物如海豹、海獅、海狗、海獺也相應很多，而全水生的哺乳動物則相應要少得多，常見的是海牛類的和海豚等，虎鯨也常在這裡出現。
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其次是遠洋動物群，它們生活在開闊的海洋地帶，通常在有光層（從海平面到200米深處）活動。這裡海洋植物較多，浮游生物和漂浮動物也很多，加上陽光充足，底棲條件基本上沒有，所以這裡生活的動物種類也很豐富。大致上有分布範圍很廣的浮遊動物，如有孔蟲、放射蟲等，還有數量巨大的甲殼類；漂浮動物如一些種類的水母在這裡非常常見，另外還有大量的海生軟體動物，如海牛等。海洋中極少見的昆蟲類海螟在這裡也能見到。這裡的一些游泳動物一般行動迅速，體形也較大，如兇猛的鯊魚類，哺乳動物則更是海洋中的巨無霸，如許多種大型鯨類。如果說沿海動物群的特點是絢麗，那個這裡的動物群則是多姿！
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在有光層以下的動物基本上就可以稱為深海動物了，它們的活動範圍從200米以下直到海底，包括有11000米深的馬里亞納海溝也有動物生存。這個地帶海水極為深廣，終年黑暗，鹽分高且壓力大，食物來源稀少(多為沉落的生物殘骸和一些深海細菌)，可以說生存條件是比較惡劣的。所以這裡的動物群種類非常少，而且數量也非常少。這裡比較常見的有棘皮動物中的海蛇尾和古老類型的海膽、腔腸動物、須腕動物及海綿等，脊椎動物多為一些特殊魚類，外形上常常讓人生怖。一般地說，深海動物石灰質骨骼的很少，多為矽質骨骼，這樣可以抗壓；這裡的動物顏色較單調，沒有藍色和綠色的，不少能自己發出冷光，一些魚類的口特別大，不少的魚能吞下比自身體積、重量大出幾倍的食物。為保證繁殖獲得成功，這裡的一些動物雌雄會結伴生活，且雄性基本營寄生生活。由於條件的限制，事實上在這個區域中還有許多我們從未見過的動物存在。另外，近幾十年來科學家在深海的火山和溫泉噴口處發現了一些自養型的動物，一方面使得我們區分動物和植物的界線更加模糊了，另一方面也為我們解開地球早期生命的的起源提供了新的線索。
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