Par la photosynthèse, le phytoplancton produit une grande quantité d’oxygène nécessaire à la vie dans l’eau, mais aussi, grâce aux échanges gazeux à la surface des océans, il fournit les 2/3 de l’oxygène de l’air de notre planète, le dernier 1/3 provenant des végétaux des continents. Contrairement à une idée reçue, le premier producteur d’oxygène sur Terre n’est pas la forêt, mais le plancton végétal qui apporte à l’atmosphère plus d’oxygène que l’ensemble de toutes les forêts du monde réunies, forêt amazonienne comprise.

Le phytoplancton est absorbé par les organismes microscopiques (zooplancton) et les animaux de petite taille. Ceux-ci constituent eux-mêmes la nourriture de consommateurs plus gros qui, à leur tour, sont mangés par d’autres prédateurs. Le phytoplancton constitue ainsi la base de la chaîne alimentaire aquatique. Les microalgues ne sont pas appréciées exclusivement par le zooplancton, elles sont un aliment de choix pour des espèces filtreuses de plus grande taille comme les huîtres, les moules, à leur stade larvaire et durant toute leur vie d’adulte. Se nourrissant à tous les étages de la pyramide, y compris au rez-de-chaussée, l’homme consomme également du phytoplancton : spiruline, chlorelle…