Một muỗng cà phê nước biển có chứa khoảng một triệu con virus.[211] Chúng rất cần thiết cho sự điều hòa hệ sinh thái nước mặn và nước ngọt.[212] Hầu hết những virus này đều là bacteriophage, những loại vô hại đối với thực vật và động vật. Chúng lây nhiễm và tiêu diệt vi khuẩn trong các cộng đồng vi sinh dưới nước, làm nên cơ chế quan trọng nhất trong sự tái chế carbon ở môi trường đại dương. Những phân tử hữu cơ được giải phóng ra khỏi tế bào vi khuẩn sẽ kích thích sự phát triển mới của vi khuẩn và tảo.[213]

Những vi sinh vật chiếm hơn 90% tổng sinh khối ở biển. Ước tính rằng virus đã giết và giải phóng xấp xỉ 20% của lượng sinh khối đấy mỗi ngày và chúng có số lượng nhiều gấp 15 lần số lượng của vi khuẩn và vi khuẩn cổ ở đại dương. Virus là tác nhân chính gây nên sự tàn phá nhanh chóng của các đợt tảo nở hoa,[214] hiện tượng mà thường giết hại những sinh vật biển khác.[215]Số lượng virus trong đại dương giảm khi đi ra ngoài khơi và sâu vào trong nước, nơi có ít vật chủ hơn.[216]

Những ảnh hưởng của virus đại dương rất sâu rộng; bằng cách gia tăng lượng quang hợp ở biển, virus là nguyên nhân gián tiếp làm giảm lượng khí cacbonic trong khí quyển vào khoảng xấp xỉ 3 tỉ tấn cacbon mỗi năm.[216]

Giống như bất cứ sinh vật nào, động vật có vú ở biển cũng nhạy cảm với các bệnh do virus. Vào năm 1988 và 2001, hàng ngàn con hải cẩu đã bị giết hại ở châu Âu do virus sài sốt hải cẩu (PDV).[217] Nhiều loại virus khác, như calicivirus, herpesvirus, adenovirus và parvovirus, cũng lưu hành trong cách quần thể động vật có vú đại dương.[216]