Virus là thực thể sinh học phong phú nhất trong môi trường nước;[96] Chỉ 1ml nước biển chứa khoảng một triệu hạt virus,[97] và chúng rất cần thiết cho sự điều tiết của hệ sinh thái nước mặn và nước ngọt.[98] Hầu hết là thể thực khuẩn vốn vô hại đối với thực vật và động vật.[99] Chúng lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn trong quần xã vi sinh vật dưới nước và đây là cơ chế tái chế carbon quan trọng nhất trong môi trường biển. Các phân tử hữu cơ được giải phóng từ các tế bào vi khuẩn kích thích sự phát triển của tảo và vi khuẩn mới.[100]

Vi sinh vật chiếm hơn 90% sinh khối ở biển. Người ta ước tính rằng virus giết chết khoảng 20% sinh khối mỗi ngày và trong các đại dương, số lượng virus gấp 15 lần so với số lượng vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Virus chủ yếu chịu trách nhiệm cho việc ngăn chặn hiện tượng nước nở hoa,[101] một hiện tượng thường gây hại nghiêm trọng cho các sinh vật biển khác.[102] Số lượng virus trong các đại dương giảm dần khi ra ngoài khơi và theo độ sâu của mực nước, nơi có ít vật chủ hơn.[103]

Ảnh hưởng của virus rất to lớn. Bằng cách tăng hô hấp đại dương, virus có trách nhiệm gián tiếp làm giảm lượng khí carbon dioxit trong khí quyển khoảng 3 tỷ tấn carbon mỗi năm.[103]

Động vật có vú dưới biển cũng dễ bị nhiễm virus. Vào năm 1988 và 2002, hàng ngàn con hải cẩu bị tử vong ở châu Âu do Phocine morbillivirus.[104] Nhiều loại virus khác như calicillin, herpesvirus, adenovirus và parvovirus tồn tại trong quần thể động vật có vú ở biển.[103]