为数众多的海洋蠕虫虽然在相貌上未必像其他海洋动物那样漂亮，但在海洋生物大家族中仍是重要成员，有着不可替代的重要作用。
海洋蠕虫涉及的动物门类很多，种类也很多，包括扁形动物、纽形动物、线形动物、轮虫动物、环节动物等。蠕虫中，最简单的要算扁早类了，它有１３０００多种，其中１００００种过着寄生生活，只有３０００种能自由生活，多数栖于海洋。虽然与水母等腔肠相比，扁虫类的身体两侧对称，这意味着眼等感觉器官逐渐向前集中，开始头化，而且身体也有背腹这分，但扁虫的身体扁平，像片叶子，厚不过５毫米，口和肛门还只是共用腹面中央的一个共同的开口，两个眼点位于前方。扁早栖于海底的石块与海藻之下，颜色和石头相似，靠纤毛在岩石上爬行，晚上捕食小的软体动物或其他小型无脊椎动物。
纽形动物有６５０多种，大部分生活于海洋中，它们的身体不分节，和扁虫很相似，还没有体腔，但消化道有两个开口，食物从口入，残渣第二个开口排出，这比扁虫的消化吸收效率要高。纽形动物身体比扁虫大，小的长２０厘米，大的可长达１０米。大型纽虫身体有发达的环肌和纵肌肌肉带，环肌收缩身体就变细长，纵肌收缩身体则变粗短。有一种脑纽虫，身体有惊人的延长能力，可以从长１米、直径２厘米伸长到１２米、直径２毫米。另外它还有一个很长的吻，平时缩在鞘内，捕食时可以突然伸出来，伸得几乎和其身体一样长；上面覆盖粘膜和倒刺，可以将小的节肢动物、软体动物和环节动物等禽获。它们平时生活在海底的泥或沙中在海藻和岩石之下。
线虫已知有上万种之多，有半数是海洋的居民。有的生物学家估计，它们的种类还要多，可能有５０多万种，很可惜它们的身体都太小，不用显微镜是无法看清它们的真面目的。
环节动物的身体是分节的，每一节有着相似的肌肉、相似的器官和相似的附肢，仿佛是由一节节车箱相连而成的一列长长的微型列车，身体的每节相当于一节车箱，头部相当于火车头，头上有４个眼和两对探测器一样的触角。它们有８７００多种，大部分生活在海里，其中以多毛类占大多数。
多毛类动物和沙蚕，状如蚯蚓，又称海蚯蚓，每节身体上都生着疣足，足上生有刚毛，并因此而得名。多毛类有５０００多种，我国有８００多种，大者长达１米，小的仅几毫米，从浅海到５０００多米的深海里都有。它们有的体色金黄，有的泛着珍珠光泽，在海底游泳时，蜿蜒前行，动作优美动人。它们在海底以线虫、扁虫、端足类等小型动物为食。
沙蚕的生殖活动非常有趣。平时它们都分散在海底觅食，一到春末夏初，性腺成熟，雌雄沙蚕都变得颜色鲜艳，呈粉红色、绿色或白色，趁着月圆高照之夜，纷纷游向水面，举行一年一度的婚姻大典，雌雄齐舞动，随洪共沉浮。雌沙蚕发出幽幽磷光，一闪一闪地召唤着雄性，雄性拖着长长的光尾追逐而来，数条雄沙蚕围绕一条雌沙蚕不约而同地跳起了狂欢圆舞曲。可惜好景不久，这新婚之夜、狂欢之夜，也是它即将了却一生之夜。当黎明将到，完成产卵受精活动的成体都体力耗尽，纷纷死去，沙滩上、海浪中到处都可见到死亡率沙蚕。由于繁殖期的沙蚕体内充满生殖腺，营养异常丰富，以沙蚕为食的鱼类纷纷追逐而来；鱼群追逐捕食，往往形成良好的捕捞区和渔场，因为渔船也纷纷赶来。
多毛类动物的数量大，繁殖再生能力强，其数量在所有动物中常占第一痊，总生物量仅次于软体动物和甲壳动物。在海洋生态的食物链中，它处于承上启下的关键位置，成为海洋生物食物金字塔的基础。其幼体供幼虾、幼鱼摄食，成体则是经济鱼类及虾、贝、蟹的重要铒料。据调查，鲽和鳕等底栖鱼类的胃含物中，沙蚕等多毛类占总量的５０％－８０％。哪里的沙蚕多，哪里的鱼就会长得膘肥体胖。大个的沙蚕也是人的美味佳肴，我国南部沿海地区和东南亚一带对其颇为赏识。
多毛类动物还可被用于监测水的污染，因有的沙蚕在污染区易出现畸形。厌氧性多毛类动物在底质黑臭、富硫化氢的污染区会大量繁殖，根据所含多毛类动物的情况就可判断出水质的污染程度。
海洋蠕虫不大被人注意，但它们种类多、数量大，起的作用大，是不应被忽视的动物类群。