Il Mar Mediterraneo sia a causa della sua posizione geografica, al limite fra i mari caldi e freddi, sia per la sua storia paleogeografica e paleoecologica presenta peculiari caratteristiche biologiche: prima fra tutte un profilo termico verticale con temperature che anche alle massime profondità non scendono al di sotto dei 128/138 C a causa dell'esistenza a circa 320 m. dalla superficie della soglia dello Stretto di Gibilterra, che impedisce l'ingresso di acque profonde fredde di provenienza oceanica. Vi è inoltre nel Mediterraneo una forte tendenza all'evaporazione bilanciata dall'ingresso di acque di origine atlantica attraverso lo Stretto ed in misura minore dall'apporto fluviale e dalle precipitazioni. In generale è possibile parlare di Mediterraneo occidentale ed orientale, differenti soprattutto per quanto concerne la temperatura (per il bacino occidentale 12°/13°C invernali e 23°C circa in estate mentre per quello orientale sui 16°C invernali e 26°/29°C estivi) e la salinità (quello orientale è più salato) e di conseguenza anche per le specie biologiche che è possibile rinvenire nelle due zone. Inoltre i mari temperati presentano la peculiarità che mentre la temperatura delle acque profonde resta abbastanza costante, gli strati superficiali risentono notevolmente dei cambiamenti stagionali: a fine inverno/inizio primavera vi è in questo senso una omogeneità di tutta la colonna d'acqua, che varia invece in relazione al progressivo aumento delle ore di luce, e quindi con l'approssimarsi della stagione estiva, dando vita ad uno strato superficiale a temperatura più elevata (strato che in estate può raggiungere anche i 20-30 mt), separato inferiormente da una specie di barriera (termoclino, riconoscibile in acqua, oltre che per lo sbalzo termico, anche in alcuni casi per la presenza di una fascia a differente visibilità) dal sottostante strato più freddo, che permane fino alla ripresa delle perturbazioni autunnali, quando va assottigliandosi sempre più, fino a scomparire del tutto con il ripristino dell'omogeneità termica della colonna.

Per quanto concerne le specie che popolano il Mare Nostrum, la relativa povertà, a livello quantitativo, di organismi ne determina la caratteristica trasparenza delle acque, in contrapposizione alla ricchezza qualitativa rinvenibile. Caratteristica dell'ambiente mediterraneo è la Posidonia oceanica una vera e propria pianta, e non un'alga come comunemente viene ritenuta: le alghe non hanno fiori e frutti, né tantomeno sono differenziate in organi specializzati, cosa che invece accade a livello della Posidonia. Considerata l'importanza che riveste per tutto il mar Mediterraneo, meriterebbe un capitolo a parte, cosa peraltro non possibile. Va comunque ricordato che essa è una specie endemica di questo mare, dove forma estese praterie, che, principalmente in relazione alla trasparenza delle acque, possono raggiungere anche i 40 metri di profondità. La pianta è formata da lunghe foglie riunite in fasci, i quali crescono a partire da un rizoma (fusto) allungato, da cui si dipartono le radici che la ancorano al terreno. Essa funge inoltre da substrato, sia con le sue foglie che con i rizomi, per un elevato numero di specie, sia animali che vegetali, che si dispongono nelle due differenti zone a seconda della loro minore o maggiore predilezione per la luce (scarsa a livello dei rizomi, maggiore per lo strato fogliare).

Numerosi sono i pesci rinvenibili fra le sue foglie e non perché se ne cibino direttamente, ma perché questo ambiente viene utilizzato sia come nursery, sia per la ricchezza di nutrienti presenti. Se a prima vista un'immersione su una prateria di Posidonia pare non riservare grandi sorprese, ad una più accurato esame sono molti gli organismi osservabili, come ad esempio la Pinna nobilis un mollusco che generalmente emerge solo con la sua estremità superiore dai posidonieti, vivendo con la parte basale infissa nel substrato o i "cavallucci marini", Hippocampus di più difficile visione. Probabilmente il mar Mediterraneo non presenterà il fascino dei mari tropicali, con le loro barriere coralline, ma un'immersione nelle sue acque regalerà sicuramente delle piacevoli sorprese. Fra queste le spugne diversamente colorate, dalle più comuni Clathrina somiglianti a pezzi di rete aggrovigliata giallo vivo e Cliona, spugne perforanti generalmente gialle importanti dal punto di vista ecologico, al genere Axinella, particolarmente apprezzate dai subacquei per il loro aspetto a colonna più o meno ramificato e colorazione gialla o arancione. Ammirate sono anche le gorgonie, fra cui la Paramunicea clavata generalmente presente al di sotto del termoclino con grandi ventagli di colore solitamente rosso o viola orientati secondo le correnti dominanti ed il famoso corallo rosso, Corallium rubrum un gorgoniaceo presente con colonie arborescenti generalmente di piccole dimensioni e rosse (la colorazione presenta comunque notevoli variazioni, andando dal rosso scurissimo al più raro bianco), amante di zone a scarsa illuminazione, salinità costante e ridotta agitazione delle acque.

Sempre per quanto concerne animali vivacemente colorati, non possiamo non ricordare i molluschi nudibranchi, come la "vaccherella di mare", Peltodoris astromaculata, il cui nome volgare deriva dalla presenza di macchie scure sul corpo bianco e la Flabellina affinis, lilla o porpora. Vistosi sono poi anche gli anellidi come la Sabella penicillus, abbastanza comune su tutti i fondali e con una corona di branchie variamente colorata o la Bispira volutacornis, con una corolla divisa in due parti o lo Spirographis spallanzani, con caratteristiche simili ai precedenti e corolla maggiormente spiralizzata in numerosi giri concentrici. Da non dimenticare poi che non così difficile in Mediterraneo risulta essere l'incontro con un'aragosta, Palinurus vulgaris, o con un astice, Homarus gammarus, che non è, come molti credono, il maschio dell'aragosta.

Fra i pesci, numerosi sono i generi che vivono in questo mare e da ricordare che, sempre nel Mediterraneo, fra i mammiferi marini sono presenti i cetacei e la foca monaca (Monachus monachus), ormai purtroppo quasi sicuramente scomparsa e fra i rettili la tartaruga Caretta caretta è in grado di riprodursi anche in queste zone.