El mar alberga numerosos casos organismos que viven en relaciones simbióticas, que pueden clasificarse como de mutualismo, comensalismo y parasitismo. En el mutualismo ambas especies se benefician, en el comensalismo la relación es beneficiosa para una de ellas e indiferente para la otra, y en el parasitismo la relación es positiva para una, aunque perjudicial para la otra. 
Por ejemplo, las zooxantelas son algas dinoflageladas que viven en siombiosis con algunos moluscos bivalvos, esponjas, medusas y, el caso más frecuente, con corales que forman arrecifes. La zooxantela es ingerida y se multiplica en los tejidos del anfitrión, proporcionándole diversos nutrientes (carbohidratos) y oxígeno, mientras que la zooxantela recibe protección y nutrientes (dióxido de carbono, nitrógeno y fósforo), que son desechos del metabolismo de su anfitrión. En situaciones estresantes (aumento de la temperatura del agua, de la irradiación solar, cambios de salinidad, infecciones, etc) el coral expulsa a la zooxantela y se vuelve blanquecino. 
Otra forma de simbiosis se da en las fuentes hidrotermales, donde varias especies de gusanos y cangrejos albergan bacterias quimiosintéticas. En lugar de usar la luz solar para fabricar carbohidratos (fotosíntesis), las quimiobacterias obtienen la energía de compuestos como el sulfuro de hidrógeno. Parte de estos carbohidratos sintetizados pasan al anfitrión, o como en el caso del cangrejo Yeti, en la fotografía encima, que cultiva bacterias en sus peludos apéndices y se las come. 
Otro ejemplo interesante es el de los gusanos Osedax y sus bacterias simbióticas. Estos gusanos se introducen en los huesos de animales muertos (como ballenas) del fondo del mar y excavan galerías hasta llegar a la grasa de la que se alimentan. El colágeno es metabolizado por ciertas bacterias simbióticas del orden Oceanospirillales, que viven en su interior, y es convertido en otros compuestos orgánicos que sí pueden ser absorbidos. 
Otras simbiosis resultan en protección mutua frente a predadores. Algunas especies de gambas excavan túneles en el sedimento arenoso y los comparten con un pequeño pez góbido: el pez Amblyeleotris yanoi, que vigila a los posibles predadores y avisa a la gamba Alpheus randalli (que no posee buena visión) frotando su cola contra las antenas de la gamba. 
La asociación entre algunas anémonas y el pez payaso es de sobra conocida. Los peces han desarrollado una mucosa protectora que les permite esconderse entre los tentáculos urticantes de la anémona, obteniendo protección frente a los predadores y al mismo tiempo espanta algunos predadores de las anémonas como los peces mariposa. Los ejemplos anteriores son casos de simbiosis mutualista, en la que las dos partes obtienen beneficio de su asociación. 
Sin embargo, hay casos de simbiosis parasitaria, en la que el huésped no obtiene ninguna ventaja de esta relación. Por ejemplo, los piojos (isópodos) de los peces, que pueden llegar a matarlos si son muy numerosos y el pez muy pequeño. Por otro lado, los corales, además de zooxantelas, también albergan (entre otros) a babosas de la familia de los vermétidos, que segregan tubos, se adhieren a los corales y les impiden crecer al segregar una mucosidad que les axfisia. Es interesante que los corales también alojan a cangrejos guardias que aparentemente les protegen de los efectos negativos de las babosas, posiblemente al retirar las telarañas de moco de la superficie del coral.
