Ein großer Teil des Lebens der Ostsee ist mikroskopisch klein, und doch unverzichtbar.
Das einzellige Plankton ist so etwas wie die Grundlage des Lebens im Meer, ohne das es keine Quallen und Kleinkrebse, Fische und Wale gäbe. Die frei im Wasser schwebenden kleinen Algen fangen das Sonnenlicht ein und binden im Wasser gelöste Nährsalze. In der Ostsee gibt es knapp 300 Arten solcher Algen. Erst unter dem Mikroskop kann man die atemberaubende Vielfalt dieser Einzeller erkennen. Stäbchen, Sternchen, Fäden und Kugeln, allein die Formenvielfalt beeindruckt.
Von den Algen leben zahlreiche Vertreter des Zooplanktons, der frei in der Meeresströmung treibenden wirbellosen Tiere. Diese sind oft kaum größer als ihre Nahrung. Auffällig sind zum Beispiel zahlreiche Kleinkrebsarten. Diese Winzlinge sind unermüdliche Algenfresser, ebenso die skurril geformten Rädertierchen und die einzelligen Flagellaten. Auch Jungtiere vieler größerer Tiere tun es ihnen gleich. Die Larven von Schnecken und Muscheln beispielsweise leben im Plankton.
Quallen werden dem Plankton zugerechnet, weil sie kaum aus eigener Kraft schwimmen, sondern frei in der Strömung treiben. Die von Badenden gefürchtete Feuerqualle erreicht stattliche Durchmesser bis zu 40 cm. In der südlichen Ostsee ist sie sehr selten, denn sie kann sich im salzärmeren Wasser nicht vermehren. Wenn sie dort vorkommt, dann wurde sie aus der Nordsee eingeschwemmt. Die stärker verbreitete und ungefährliche Ohrenqualle ist nicht so empfindlich. Sie kommt häufig in der Ostsee vor, vor allem im südlichen Drittel. Prachtexemplare erreichen vor der deutschen Küste stolze 30 cm und haben hier reichlich Nachwuchs. Im salzarmen Finnischen Meerbusen erreicht diese Art nur noch ein Drittel dieser Größe und Nachwuchs ist rar.
Das Seegras ist eine höhere Blütenpflanze, die in Tiefen von etwa 2 bis 6 Metern gedeiht. Es hat Wurzeln und wächst auf sandigem Boden, wo es vielen Tieren einen reich gegliederten Lebensraum bietet.
Außerdem produziert das Seegras große Mengen Sauerstoff, der den Meerestieren zu Gute kommt. Gefährdet wird das Seegras durch Treibstoffe und Algen, die auf den Blättern wachsen und ihm das Licht nehmen.
Eine Besonderheit in der Ostsee sind trotz starker Wasserverschmutzung die vergleichsweise großen Dorschbestände. Der Dorsch, der auch als „Kabeljau“ bezeichnet wird, ist ein wichtiger Speisefisch. Zeitweilig bestehen in einigen Anrainerländern Fangverbote in den Sommermonaten, um der Überfischung vorzubeugen. In touristischen Gegenden werden die Fangverbote allerdings nicht gerne gesehen, weil man um den Angeltourismus besorgt ist.