居住在海洋500米到几千米深处的动物，叫做深水动物。这里又分为两个动物区系。生活在500-2000米深的海水里的，是次深海区动物区系；从2000米再往下，属于深海区动物区系。深水动物的形态虽然是多种多样的，但是它们都具有许多构造上相同的特点。由于不利的生活条件，深水动物不论在量的方面，还是在质的方面，都不及高水位的动物发达。在深水动物里首先占统治地位的要属棘皮动物，然后是甲壳动物和一部分鱼类。早在三十年代，美国的研究工作者曾用钢制的密闭小室——潜水球，在水下923米深处对海洋动物进行过直接的观察，并捕到过深水动物。在1949年苏联的生物学家在太平洋8000米深处得到了动物标本，这说明了在这样深的海洋地方，其生命还是多种多样的。海洋深处远不及浅水里那样光线充足、营养丰富、水的流动强而有力、温度和盐分的变动明显。在深海里，太阳光透不进去，没有植物或很少植物，没有波浪，水的流动相当缓慢。海床是由柔软的甚至是半流体的淤泥和粘土组成的，温度低，始终保持在0-2℃，海水的盐分也十分固定。此外，水的巨大的流体静压力，大约以每深10米一个大气压那样地增加着，到3800米深的地方已经达到每平方厘米400公斤的压力。在深海区域内，二氧化碳接近液体状态，并引起了连续不断的石炭的溶解。所以说，深水动物唯一的食物来源是细菌以及从上层海洋里落下来的生物的尸体。说起来很令人不解，有些深海动物没有眼睛，可是有些动物的眼睛又非常大，犹如两盏探照灯。这种眼睛的构造有着水晶体和其他玻璃晶体，它可以在短距离内看到许多深水动物放射的光线。然而那些没有眼睛的动物，它却有感觉能力，它能确定方位、并能寻找食物。还有许多鱼类以及软体动物，在它们的身体里有着包含透镜、反射器和光源的一整套的复杂的发光器官，可以发射出耀眼而没有晕圈的冷光。这种发光器官是在中枢神经系统的支配下，发出的带绿色的、天蓝色的或者带红色的亮光。例如海星、海百合、珊瑚虫等。它们生活在海洋深处，那里缺乏光线，使得在深水动物中单一的棕色、深红色、紫色，甚至黑色占了优势地位。

生活在深海里的“老住户”巨喉鱼，这种鱼不但难以捕捉，更难看到。它全身黑色并布满发光器，从早到晚这种鱼都把嘴张着，毫不费力地也能吃的饱饱的。叉齿鱼的模样很怪，它的上下颌的关节十分灵活，能吞食比自己身体大三倍的动物。它的胃也很大，其体积占身体的1/3，吞下的食物可以在胃里储存起来，慢慢地消化。在很长时间里找不到食物也不会饿死。海星，形状似星，长着五排透明的吮吸脚，它以迅速弯曲又伸直的变换方式，在海底行进，寻找食物。海星有个怪脾气：喜欢和自己个体大的动物进行比武，而且经常获胜。有趣的是有时它一时吞不下自己缴获来的“胜利品”，它便施展另一高招，将胃抛出，包住“胜利品”，然后不慌不忙地进行消化。

此外，在海洋深处还有一种极凶猛的腹足软体动物——红螺以及4000余种软体动物。最近，美国科技人员乘海底考察潜艇，在2000米深的太平洋海底热泉周围的岩石上，意外地采集到一些奇异的深海动物，其中有身长30厘米的蜘蛛。他们还在寂静而黑暗的深海中发现一种巨形蠕虫，密密麻麻地挤在一起。一般的蠕虫也超不过40厘米，而他们发现的这种蠕虫竟能达到35米之长，可称得上蠕虫冠军