La bioluminescenza è un fenomeno primariamente legato agli organismi marini. Essa rappresenta, infatti, la principale sorgente di luce nella maggior parte degli habitat dei fondali oceanici. Al contrario il fenomeno è praticamente quasi assente negli habitat terrestri e duciacquicoli.

Il fenomeno della bioluminescenza richiede l' intervento di almeno due composti chimici: il primo che produce appunto la luce e chiamato "luciferina" , l' altro che dirige e catalizza la reazione, chiamato "luciferasi"

La bioluminescenza si è evoluta diverse volte nel mare, come dimostrato dai numerosi meccanismi chimici diversi attraverso i quali viene emessa la luce, come pure dal gran numero di organismi tassonomicamente distanti che includono specie bioluminescenti (ctenofori, anellidi, molluschi, pesci). Un gruppo di alghe marine, i dinoflagellati, sono in grado di emettere luce solo se vengono "disturbati".

Il fenomeno della bioluminescenza è molto diffuso in molti batteri, alcuni dei quali danno origine al famoso effetto "milky sea" (mare lattescente) in particolare nell' oceano Indiano dove il mare può assumere anche per molte ore una luminescenza brillante, color bianco latte.

Tra gli Cnidari specie particolarmente interessanti, in grado di emettere luce, appartengono all' ordine dei Siphonophora.