海洋覆蓋了地球表面的 71 ％，其平均深度為 4km ，一般的含鹽量范圍為 3.2 ％～4.0 ％。海洋生境的特點是有機質等營養物含量低、含鹽量高和溫度低。海水的ｐH 值多為堿性（ 8.3 ～ 8.5 ）， 100 ｍ以下的溫度為 0 ～ 5 ℃ ，表層的溫度變化也不超過 35 ℃ 。此外，深海底層還有很高的靜水壓力。陽光入射水體的深度一般為 10 ～ 100 ｍ，由于陽光中含的紫外光對表層微生物有致死作用，因而使海水中的微生物總量以表面稍下的層次多，由此向上和向下時均減少，下至底層時又可因厭氧菌的生長而增加。海洋中真菌的數量和種類遠比土壤為少。海洋原生動物的數量以淺海底淤泥和表層多，主要有鞭毛蟲、肉足蟲和纖毛蟲 3 大類。

　　水生生境主要包括湖泊、池塘、溪流、河流、港灣和海洋。水體中微生物的數量和分布主要受到營養物水平、溫度、光照、溶解氧、鹽分等因素的影響。含有較多營養物或受生活污水、工業有機污水污染的水體有相應多量的細菌，如港灣 ( 河流入海口 ) 具有較高的營養水平，其水體中也有較高的微生物數。在水體中，特別是在低營養濃度水體中，微生物傾向于生長在固體的表面和顆粒物上，它們要比懸浮和隨水流動的微生物能吸收利用更多的營養物，常常有附著器和吸盤，這有助于附著在各種表面上。微生物在較深水體 ( 如湖泊 ) 中具有垂直層次分布的特點。

　　在光線充足好氧的沿岸帶 (littoral zone) 、淺水區 (limnetic zone) 分布著大量光合藻類和好氧微生物，如假單胞菌、噬纖維菌、柄細菌、生絲微菌等。深水區 (profundal zone) 位于光補償水平面以下，光線少、溶解氧低，可見紫色和綠色硫細菌及其他兼性厭氧菌。湖底區 (benthic zone) 是厭氧的沉積物，分布著大量厭氧微生物，主要有脫硫弧菌、甲烷菌、芽孢桿菌、梭菌等。

　　海洋微生物具有耐壓、嗜冷和低營養要求的特點。藻類是海洋中的主要初級生產者，多分布在淺海區和遠洋表層，種類包括綠藻、褐藻、硅藻、裸藻和金藻等中的許多類群。藻類主要分布在 50 ｍ的深度范圍內，因能利用光能同化CO2合成有機物而成為海洋生物食物鏈的起始生物，也是其它海洋生物和魚的餌料。海洋細菌多為 G- 并具色素和鞭毛，常見的細菌種類以假單胞菌屬、弧菌屬及黃桿菌屬為主。在海底污泥中主要有嚴格厭氧的脫硫弧菌(desulfovibrio) 和產甲烷細菌等。海水中的化能自養菌多為硝化細菌。