浮游植物的初级生产过程构成海洋的物质循环和食物链的基础。由卫星对海洋表面颜色的测定的数据卫星观测（NASA）得出全球海洋表面浮游植物的分布状况，有可能确定海洋表面水中浮游植物浓度。利用云雨7号卫星装载的沿岸水色计，可以看出浮游植物在高纬度区域多，中、低纬区域少，并且沿赤道存在浮游植物较多的区域。另外，在包括非洲和美洲西侧的沿岸区域浮游植物特别多。海洋浮游植物分布的决定因素是海洋物理构造所致的海面营养盐的供给量。

以中、低纬度为中心的海洋，经常呈现分层状态，表层水的密度轻于中、深层水，上下的混合很少。在生物泵的作用下，表层水中的生命元素向中、深层的沉降减少，结果是浮游植物的生产量及生物量减少。此外亚表层含有丰富营养盐的水向有光层输送，于是营养盐和光在有光层为浮游植物提供了良好的生息环境，使得浮游植物的量大大增加。该亚表层水向表层输送的物理过程即称为涌升和混合。有代表性的涌升是，在陆地西侧，风从左面向西半球吹动，结果使海表层水向离开大陆的方向移动，作为补偿，下面的水自下而上向沿岸涌升。在地球自转的影响下，海表层水并非只按风吹的方向移动，即在北半球向右，在南半球向左流动。这种大规模的现象，在秘鲁、加利福尼亚、西非等海上浮游植物多的区域出现。同样地，沿赤道浮游植物多的区域受赤道贸易风影响，表层水向南北移动，引起涌升。在高纬度地区，由于海表面水较温暖，分层现象少的缘故，表层水与下层水频繁混合，给表层水提供营养盐，并且，在光照弱的情况下，或由于混合使浮游植物向下层运送，因为其生长受光的限制的情况较多，营养盐不易枯竭。在日本周围，由于风、地形以及海流等影响，有小规模的涌升和混合频繁发生，在那里可观测到生物量增加的现象。