Sinh khối đại dương hoặc biển, trong sự đảo ngược của sinh khối trên cạn, có thể tăng lên ở các mức độ dinh dưỡng cao hơn. Trong đại dương, chuỗi thức ăn thường bắt đầu với thực vật phù du. Ví dụ:

Thực vật phù du → động vật phù du → động vật phù du săn mồi → động vật ăn lọc→ cá ăn thịt (cá săn mồi)

• Thực vật phù du là những sinh vật sản xuất chính ở tầng đáy của chuỗi thức ăn biển. Thực vật phù du sử dụng quá trình quang hợp để chuyển carbon vô cơ thành nguyên sinh chất. Sau đó, chúng được động vật phù du có kích thước từ vài micromet đường kính tiêu thụ trong trường hợp vi sinh vật protistan đến động vật phù du dạng gel và giáp xác vĩ mô.
• Động vật phù du bao gồm cấp độ thứ hai trong chuỗi thức ăn, và bao gồm các loài giáp xác nhỏ, chẳng hạn như động vật chân đầu và nhuyễn thể, và ấu trùng của cá, mực, tôm hùm và cua. Đổi lại, động vật phù du nhỏ được tiêu thụ bởi cả động vật phù du săn mồi lớn hơn, chẳng hạn như nhuyễn thể, và cá mồi, chúng nhỏ, bơi theo đàn, cá ăn lọc. Điều này tạo nên cấp độ thứ ba trong chuỗi thức ăn.
• Cấp độ dinh dưỡng thứ tư có thể bao gồm cá săn mồi, thú biển và chim biển sẽ săn bắt và ăn cá. Ví dụ như cá kiếm, hải cẩu và ó biển. Những kẻ săn mồi đỉnh cao, chẳng hạn như cá hổ kình (Orca), có thể ăn hải cẩu và cá mập mako vây ngắn, có thể ăn cá kiếm, tạo nên cấp độ dinh dưỡng thứ năm. Cá voi sừng tấm có thể ăn trực tiếp động vật phù du và nhuyễn thể, dẫn đến chuỗi thức ăn chỉ có ba hoặc bốn cấp độ dinh dưỡng.

Môi trường biển có thể có các kim tự tháp sinh khối đảo ngược. Đặc biệt, sinh khối của kẻ tiêu thụ (động vật chân đốt, nhuyễn thể, tôm, cá mồi) lớn hơn sinh khối của sinh vật sản xuất sơ cấp. Điều này xảy ra do các sinh vật sản xuất chính của đại dương là các sinh vật phù du nhỏ bé, là những sinh vật có chiến lược phát triển (Lý thuyết chọn lọc r/K) và sinh sản nhanh chóng, vì vậy một khối lượng nhỏ có thể có tốc độ sản xuất sơ cấp nhanh. Ngược lại, những sinh vật sản xuất sơ cấp trên cạn, chẳng hạn như rừng, là những sinh vật chiến lược K sẽ sinh trưởng và sinh sản chậm (rừng rất lâu để phát triển) vì vậy cần một khối lượng lớn hơn nhiều để đạt được cùng một tỷ lệ sản xuất sơ cấp.

Trong số các loài thực vật phù du ở đáy lưới thức ăn biển có các thành viên từ một nhóm vi khuẩn gọi là vi khuẩn lam. Vi khuẩn lam biển bao gồm các sinh vật quang hợp nhỏ nhất được biết đến. Loại nhỏ nhất trong số đó, Prochlorococcus, chỉ có chiều ngang từ 0,5 đến 0,8 micromet[20] Xét về số lượng cá thể thì Prochlorococcus có thể là loài phong phú nhất trên Trái đất: một ml nước biển bề mặt có thể chứa 100.000 tế bào hoặc hơn. Trên toàn thế giới, ước tính có khoảng vài triệu (1027) cá thể[21] Prochlorococcus có mặt ở khắp nơi trong khoảng từ 40 ° N đến 40°S và chiếm ưu thế trong các vùng ô nhiễm (nghèo dinh dưỡng) của đại dương[22] Vi khuẩn này chiếm khoảng 20% lượng oxy trong khí quyển Trái đất và là một phần của chuỗi thức ăn đại dương[23]