在全球海洋水体中普遍存在海洋生物发光，海洋中生物有机体具有发光能力的物种分布较广，小到单细胞的细菌，大到脊椎动物。截至2018年，已发现的发光生物有700多种，分属于16个门类。

海洋中生物有机体的发光通常为蓝绿光，波长范围为439～574纳米，所有物种平均发射波长为483纳米，与海水中透过率最大的波长相一致。生物发光是以每秒受干扰的有机体发射的光子数进行度量，每秒细菌中细胞的生物发光值是104光子/秒，甲藻中细胞的生物发光值为1010光子/秒。当发光生物体浓度很高时，在夜晚肉眼可观测到生物发光现象。

海洋生物发光分为火花型、闪烁型和弥漫型三种，火花型是由发光浮游生物引起；闪烁型是由海洋动物发光引起，弥漫型主要由发光细菌形成。当细菌丰度达到一定程度后，无论是否受到外界刺激，弥漫型都会发光；而火花型和闪烁型只在外界刺激下才会发光。最常见的外界刺激是机械性刺激，如船尾迹、大型动物、水下运动的潜艇、水下运动的潜水员及鱼群等。

机械刺激下的浮游生物发光对于海洋生态学、海洋军事以及国家安全等方面具有重要的应用价值。海洋水体浮游生物发光的测量已经成为海洋环境中监测生态系统变化的一种重要的补充工具，还可为夜间探测识别水面和次表层的船舶及其他运动物的轨迹提供一种直接的可视方法，在军事中有重要的应用价值。