Zespół organizmów połączonych rozlicznymi zależnościami wraz ze środowiskiem wody to właśnie jest ekosystem wodny. Wyróżniamy dwa najważniejsze rodzaje ekosystemów wodnych: morskie i słodkowodne.

Ekosystemy morskie obejmują około 71% powierzchni Ziemi. Zawierają 97% zasobów wodnych naszej Planety, dostarczając blisko jedną trzecią światowej produkcji pierwotnej biomasy. Od ekosystemów wód śródlądowych odróżnia je wysoka zawartość w wodzie rozpuszczonych składników jonowych (soli i innych). W przybliżeniu 85% tej rozpuszczonej w wodzie materii stanowi sód wraz z chlorem. Zasolenie wody morskiej to około 35 części na tysiąc, choć wartość ta jest zmienna w poszczególnych morzach. Możemy wyróżnić kilka kategorii ekosystemów morskich i oceanicznych. Ekosystemy przybrzeżne stosunkowo płytkich mórz szelfowych obfitują w małże, chełbie oraz "lasy" glonów brunatnych. Ekosystem strefy pływów zajmuje obszar brzegu zalewany przez najdalszy przypływ i odsłaniany przez największy odpływ. Żyją tu specyficzne gatunki glonów i bezkręgowców, bardzo silnie przywierających do twardych przedmiotów. Ekosystem otwartego morza obfituje w ryby, w tym najwytrwalszych pływaków (rekiny, trocie, tuńczyki, makrele), zaś podstawą piramidy troficznej jest plankton, złożony z jednokomórkowych alg. W ekosystemie głębin oceanicznych (poniżej umownej granicy 100 m głębokości) można spotkać wielkie głowonogi (kalmary, ośmiornice) oraz niezwykłe gatunki ryb. Na ekosystem dna morskiego składają się wieloszczety, robaki, liczne mięczaki i pewne ryby o spłaszczonym grzbietobrzusznie ciele. Do najbogatszych w gatunki, jak i pod względem produktywności należą jednak ekosystemy raf koralowych, charakterystyczne dla płytkich, ciepłych i bardzo zasolonych mórz. "Wizytówkę" stanowią tu ukwiały, goszczące w swych komórkach symbiotyczne fotosyntetyzujące glony, bajecznie kolorowe ślimaki, robaki i ryby, pełzające po dnie rafy rozgwiazdy i wężowidła. Jeśli chodzi o znaczenie ekosystemów morskich dla człowieka, to powiedzieć należy, że poławiane tam ryby stanowią najobfitsze naturalne źródło pożywienia człowieka, a morskie algi są już teraz podstawą wyżywienia w wielu rejonach świata. Być może w przyszłości będą wykorzystywane nawet w krajach wysokorozwiniętych, gdyż powierzchnie upraw na lądzie niestety nie mogą być dalej zwiększane. Najważniejsze zagrożenie dla ekosystemów morskich i oceanicznych wiąże się z niestabilną eksploatacją zasobów (np. przeławianiem), zanieczyszczeniem wody (przez plamy ropy, ścieki miejskie) oraz zabudowywaniem obszarów przybrzeżnych.

Ekosystemy słodkowodne pokrywają około 0.8% powierzchni Ziemi i zawierają 0.009% zasobów wodnych Planety. Odbywa się w nich 3% produkcji pierwotnej, a żyje tam aż 41% znanych na świecie gatunków ryb (znaczny ich procent w jednym tylko Jeziorze Wiktorii w Afryce).

Wyróżniamy podstawowe trzy typy ekosystemów słodkowodnych: ekosystemy wód stojących (oczek wodnych, stawów i jezior), ekosystemy wód bieżących (szybko płynących strumieni i rzek) oraz ekosystemy bagien, w których gleba przynajmniej okresowo ulega zalaniu lub przynajmniej przesyceniu wodą. W ekosystemach słodkowodnych wyróżnić można następujące strefy: pelagiczną (wód otwartych, z dala od brzegu), głębinową, litoralną (płytkich wód przybrzeżnych) oraz nadbrzeżną (pas lądu graniczącego z wodą). Poza typowymi zbiornikami jeziornymi dwa szczególne ich przypadki to stawy, niewielkie jeziora często przechodzące w bagna, oraz sztuczne zbiorniki zaporowe. Wiele jezior lub zatok w ich obrębie stopniowo wzbogaca się w substancje odżywcze i zapełnia osadem organicznym, przechodząc proces zwany eutrofizacją. Eutrofizacja ulega przyspieszeniu z powodu działań człowieka na obszarze zlewni jeziora.

Najważniejsze strefy ekosystemów rzecznych określa spadek rzeki oraz jej prąd. Woda płynąca wartko i turbulentnie niesie ze sobą więcej tlenu, niż woda płynąca powoli i bez turbulencji. Zasobność wody w tlen sprzyja większej bioróżnorodności. Rozróżnienie to stanowi podstawę rozróżnienia rzek na górskie i nizinne. Bazą pokarmową małych, śródleśnych strumieni są przeważnie rosnące nad nimi drzewa, natomiast szersze i bardziej leniwie płynące strumienie zyskują materię organiczną w procesie fotosyntezy prowadzonej przez algi. Pewną ilość materii przynoszą ze sobą ryby, które docierają tu z niżej położonych odcinków rzeki. Typowe problemy ekologiczne tych ekosystemów to niedostatek wody, ścieki (bytowe, chemiczne, sól), tamy oraz sztucznie introdukowane gatunki zwierząt i roślin.

Bagna to "królestwo" roślin naczyniowych, które przystosowały się do nasiąkniętej jak gąbka wodą gleby. Dostatek wody i gleby czyni z bagien najproduktywniejsze naturalne ekosystemy. Właśnie przez wysoką produktywność i żyzność gleby osusza się je albo melioruje i zajmuje pod uprawy. Gleby pobagienne dostarczają niezwykle wysokich plonów, o ile są dobrze przewietrzane, a bliskość dróg wodnych sprawia, że człowiek od wieków zakładał wśród bagien swoje siedziby. Tak przez całe wieki działo się również w naszym kraju, aż rozwijający się przemysł upomniał się o wodę i drewno, doprowadzając do generalnego spadku poziomu wód gruntowych.

Specyfika ekosystemu stawowego polega na jego silnej zależności od alg, stanowiących tu podstawę wszelkich piramid troficznych. Największym drapieżnikiem ekosystemu stawowego jest zazwyczaj ryba, a pośrednie poziomy troficzne obsadzają liczne owady i mikroorganizmy. Można tu szkicować podręcznikowe wprost piramidy troficzne, a skala wielkości tworzących je organizmów rozciąga się właśnie od maleńkich bakterii i sinic do takich stworzeń, jak wodne ślimaki, chrząszcze, ważki czy żółwie.

Ekosystemy wodne spełniają wiele pożytecznych funkcji ekologicznych. Zapewniają krążenie pierwiastków, oczyszczają wodę, częściowo zapobiegają powodziom, uzupełniają wody gruntowe i dostarczają habitatów licznym gatunkom dziko żyjących roślin i zwierząt. Dla człowieka stanowią znakomite tereny rekreacyjne, są też kluczowym obiektem zainteresowania przemysłu turystycznego w regionach nadrzecznych, pojeziernych i wybrzeży morskich.

Niestety jednak kondycja ekosystemów wodnych pogorszyła się ostatnio, gdyż doznawana przez nie dawka stresu przekroczyła już granice tolerancji, powodując postępującą degradację. Stres ten jest rezultatem fizycznych, chemicznych bądź biologicznych modyfikacji środowiska. Zmiany fizyczne to na przykład zmiany temperatury wody, przepływu wody oraz dostępności światła. Do zmian chemicznych należą zmiany w ładunku nutrientów, jaki otrzymują wody, obecność substancji zużywających tlen oraz toksyn. Zmiany biologiczne mogą dotyczyć introdukcji egzotycznych na danym terenie gatunków. Również populacje ludzkie, zwłaszcza w sezonie letnim, wywierają nadmierny negatywny wpływ na ekosystemy wodne.

Jakie elementy składają się na każdy ekosystem wodny? Mówiąc najogólniej, są to liczne populacje organizmów wodnych oraz czynniki abiotyczne, tworzące razem całość samoregulującą się i podtrzymującą optymalny poziom aktywności. Do czynników abiotycznych należy temperatura, zasolenie, przepływ i in. Ilość tlenu rozpuszczonego w jednostce objętości wody często jest kluczowym czynnikiem, który determinuje zakres i formy życia organicznego w zbiorniku wodnym. Tlen potrzebny jest do życia rybom. Wprost przeciwnie, dla wielu rodzajów beztlenowych bakterii stanowi on truciznę. Zasolenie wody ma decydujące znaczenie dla składu gatunkowego zbiorników wodnych. Podczas gdy organizmy morskie tolerują wysokie na ogół zasolenie, nie znosi go większość gatunków słodkowodnych. Woda używana do nawadniania pól często wzbogacana jest o sole i wracając do cieków i jezior czyni szkodę zamieszkującym je organizmom.

Organizmy wodne to zarówno auto- jak i heterotrofy. Autotrofy są w ekosystemie producentami, co oznacza, że są zdolne wytwarzać składniki organiczne (w ich liczbie składniki własnego ciała) z materii nieorganicznej. Algi, które używają energii słonecznej do wytwarzania biomasy z dwutlenku węgla są najważniejszymi organizmami samożywnymi środowisk wodnych. Bakterie chemosyntetyzujące na dnie mórz użytkują wydobywający się z podmorskich kraterów wulkanicznych siarkowodór. Wokół tych podmorskich wulkanów, gdzie podstawę piramidy troficznej stanowią chemoautotrofy, spotykane są wielkie nagromadzenia zwierząt. Osiągają one w porównaniu z żyjącymi gdzie indziej pobratymcami okazałe rozmiary: wielki rurkopław Riftia pachyptila osiąga 1,5 m długości, małż Calyptogena magnifica 30 cm.

Heterotrofy żywią się autotrofami, wykorzystując zawarte w ich ciałach składniki organiczne jako źródło energii, a zarazem surowiec do budowy własnej biomasy. Podobnie jak autotrofy, różnią się między sobą tolerancją zasolenia wody, a słonowodne także zakresem tolerowanego zasolenia.