深海中存在著豐富多樣的生物種類，包括：
魚類：深海中生活著多種魚類，如劍吻鯊科的唯一成員，以鯊魚為食的原始鯊魚，以及世界上最大的掠食性魚類。
頭足類：深海中包括烏賊、章魚等頭足類動物。
蝦類：深海中生活著多種蝦類，如深海熱液噴口處的特有種。
海蟑螂：深海生物中也有海蟑螂的存在。
棘皮動物：深海中生活著海參、海膽、海百合、海星等棘皮動物。
甲殼動物：深海中的甲殼動物包括蝦、蟹等。
深海海葵：深海中有雌雄同體的海葵魚，以及海馬屬近親。
深海刺胞動物：深海中存在體型最大的深海刺胞動物。
深海怪魚：有離開水就會「溶化」的深海怪魚。
微生物：在深海的熱液噴口處，存在以化能自養細菌為初級生產者的生物群落。
深海生物按生活方式可分為浮游生物、游泳生物、底棲生物三大類。浮游生物包括細菌、原生動物、腔腸動物、甲殼動物、毛顎動物等，游泳生物主要是魚類，底棲生物包括有孔蟲、海葵、多毛類等。
深海的環境特點包括高壓、無光、低溫、鹽度高，平均深度達3800米，最大深度達6000米以上，壓力可達60MPa；鹽度與海水相同，為30左右，屬於高鹽環境；在1000米以下的深海，完全沒有太陽光，僅有少量的生物發光和同位素產生的射線。