种数、门数最为繁多,占海洋动物的绝大部分。主要的门类有:原生动物(Protozoa)、海绵动物(Porifera)、腔肠动物(Coelenterata)、扁形动物(Platyhelminthes)、纽形动物(Nemertinea)、线形动物(Nemathelminthes)、环节动物(Annelida)、软体动物(Mollusca)、节肢动物(Arthropoda)、腕足动物(Brachio-poda)、毛颚动物(Chaetognatha)、须腕动物(Pogonopho-ra)、棘皮动物(Echinodermata)和半索动物 (Hemichor-data)等。其中腕足动物、毛颚动物、须腕动物、棘皮动物、半索动物等是海洋中特有的门类。
海洋为最古老的栖地,生命源于海洋。早在寒武纪诸多高阶分类单元如门、纲的代表种就已同时出现,但后来有很多类别灭绝,仅留下化石或少数的活化石种,例如鹦鹉螺、鲎、海豆芽等等,有的绵延子孙,众多分歧成许多品种。就现生动物门而论,概略可分为30多门(分类学家对此最高阶分类单元仍时有新发现并修正、综合),其中自由生活栖息在海洋的有8 门之多,又有14 门动物只分布于海洋;分布于淡水的有14 门,但没有整个门的动物都只产于淡水的;陆地产的则只有10 门,其中有一门动物只产于陆地,显见海洋为生命之母。此外,海洋无脊椎动物诸门中,有许多动物门的种类很少,而且型态又特异,这些物种本身就是演化天择的成果。
这些物种在结构及功能上呈现多样化,可由简至繁逐一找出代表,例如消化道上有不具口及肛门的海绵,有口无肛门的腔肠、扁虫,到有了前后分开为口及肛门的纽形动物。海洋无脊椎动物因海水浮力大,而产生不同于陆生动物之支撑结构;有的受限于吸附力、表面张力而成小生物;有的充满中胶层如漂浮的大型水母(海蜇皮即此类生物之产品);有的具砂质为主的六放大海绵高可及一公尺;有的具几丁质为主的外骨骼可支撑出大个体如虾、蟹;或以碳酸钙为主,营造出美丽但笨重的壳,如贝、螺。更有细胞包围在外的内骨骼,如海胆的是碳酸钙,海豆芽的是磷酸钙(人类骨骼是以磷酸钙为主)。这些多样化的支撑系统不仅增大了个体的体积,更可供肌肉附生而得以运而动之,使得动物得以各类型式生活。这样多样化的生物、正是研究比较各类课题的好素材。
人类根据这些动物门结构之简繁,胚胎发育过程中的卵割型式,囊胚孔是否发育成个体的口(原口类)或另外形成口(后口类)及体控形成的方式而将后生动物分为后口类如脊索动物、棘皮、尾索(海鞘)、头索(文昌鱼)动物等及原口类如环节、软件、节肢等动物。
原索动物是介于海洋无脊椎动物与海洋脊椎动物之间的一类动物。原索动物均系海产,包括尾索动物(Urochordata),如海鞘(Ascidia);头索动物(Cephalochordata),如文昌鱼(Branchiostoma)。过去属于原索类的半索动物,现多数学者主张放入无脊椎动物内。
包括有海洋鱼类、爬行类、鸟类和哺乳类。其中,海洋鱼类有圆口纲(Cyclostomata)、软骨鱼纲(Chondrichthyes)和硬骨鱼纲(Osteichthyes)。海洋爬行动物有棱皮龟科(Dermochelidae),如棱皮龟( Dermochelys); 海龟科(Cheloniidae),如蠵龟( Caretta)和玳瑁( Eretmochelys)
海洋动物;海蛇科(Hydro-phiidae),如青环海蛇( Hyd-rophis cyanocinctus)和青灰海蛇( Hydrophis caerulesceris)等。海洋鸟类的种类不多,仅占世界鸟类种数的0.02%,如信天翁、鹱、海燕、鲣鸟、军舰鸟和海雀等都是人们熟知的典型海洋鸟类。分布于中国的海洋鸟类约有20多种,它们一部分为留鸟,大部分为候鸟。中国常见的海洋鸟类有:鹱形目(Procellariiformes)的白额鹱( Puffinus leucomelas)和黑叉尾海燕( Oceanodroma monorhis)等,鹈形目( Pelecaniformes)的褐鲣鸟( Sula leucogaster)和红脚鲣鸟( Sula sula),雨燕目(Apodiformes)的金丝燕( Collocalia vestita)和短嘴金丝燕( Collocalia brevirostris)等。海洋哺乳动物包括鲸目(Catacea)、鳍脚目(Pinnipedia)和海牛目(Sirenia)等。