La actividad fotosintética que realizan los organismos del fitoplancton cambia de acuerdo con la cantidad y tipo de luz que reciben. Las diatomeas utilizan las radiaciones azules del espectro, pero cuando la iluminación es demasiado intensa dominan las rojas, lo cual frena la actividad de estos vegetales; por lo anterior se observa que su máxima abundancia se encuentra a profundidades entre 25 y 50 metros.

De acuerdo con la intensidad luminosa se presentan variaciones del fitoplancton en los distintos mares; por ejemplo, en los tropicales se localiza gran cantidad de él todo el año, mientras que en los templados se presenta el máximo en verano. En los mares de latitudes elevadas, cuando se inicia su noche polar, la iluminación es mínima, por lo que la cantidad de vegetales planctónicos es casi nula y sólo subsisten algunas diatomeas que requieren pequeñas cantidades de luz y que incluso son capaces de multiplicarse bajo una capa de hielo muy gruesa.

La penetración de las radiaciones luminosas también está relacionada con la transparencia del agua: cuando ésta disminuye debido a la presencia de materia en suspensión, como la que acarrean los ríos en los estuarios, también lo hace el fitoplancton. La transparencia puede ser disminuida cuando aumenta el propio plancton.