浮游植物在地球上的分布很广，从炎热的赤道至常年冰封的极地，无论是江河湖海、沟渠塘堰，各种临时性积水，或是潮湿地表、墙壁、树干、岩石、甚至沙漠、积雪上都有它们的踪迹。[1] 共5张 浮游植物显微图
浮游植物种群的变化在热带、亚热带、温带地区，内陆水体浮游植物的组成和数量在一年内的不同季节有规律地发生变化。水温较低的春季和秋末春初适于甲藻和硅藻大量生长；夏季以及春末秋初水温高的季节有利于绿藻和蓝藻繁殖。意义作用水质
浮游植物是测量水质的指示生物，一片水域水质如何，与浮游植物的丰富程度和群落组成有着密不可分的关系，浮游植物的减少或过度繁殖，将预示那片水域正趋向恶化。例如，湖泊（水库）浮游植物数量的增加，特别是蓝藻疯长和生长季节的延长就是是湖泊（水库）富营养化的一个重要标志。 共2张 蓝绿藻爆发导致的水华
水质污染的直接后果之一，便是浮游植物种类组成的变化。在未受污染的水体中，藻类种类的组成因季节和环境因素的变化而发生变化，但是这种变化在一个特定的水体中，在一般情况是有规律的，而在被污染的水体中则是随污染物和污染程度的不同种群组成的变化却是无规律的。特别是那些对环境变化较敏感，喜低温，有机质含量低，水体透明度大的金藻，在污染水体中变化最明显。
红色的赤潮
此外，浮游植物也决定了水体呈现的颜色。据藻类的生物化学分析，各大门类几乎各具特殊的色素，最普遍的有四大类，即叶绿素、胡萝卜素、叶黄素和藻胆素。各门藻类因所含色素不同，藻体呈现的颜色迥异，如绿藻门为鲜绿色，金藻门呈金黄色，蓝藻门多为蓝绿色等，这也是富营养化的水体呈现五彩缤纷的原因所在。[2]
浮游植物不仅是水域生态系统中最重要的初级生产者，而且是水中溶解氧的主要供应者，它启动了水域生态系统中的食物网，在水域生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用。 浮游植物水花
浮游植物的种类组成、群落结构和丰度变化，直接影响水体水质、系统内能量流、物质流和生物资源变动。[3][4]
浮游植物也是地球上固碳固氮的重要生物。浮游植物尽管微小，但（主要是）海洋扩大了它们的作用。浮游植物固定的碳、氮的总量比全世界陆生植物的固定总量都要多。据推算[1] ，浮游植物光合作用生产的有机碳的总量约为高等植物的7倍，每年约能固定1．7亿吨的氮素。科学家推算，全球每年要产生大约1000亿吨的二氧化碳，而陆生植物只吸收大约520亿吨，剩下的大部分被浮游植物吸收了。 浮游植物吸收二氧化碳
浮游植物死后，遗体会连同它们所固定的碳降下，长年累月地堆积在海底，形成海底石油。它们对地球上的气温有着重要的调节作用。人类把石油从海底抽上来使用，又把大量的碳释放到空气中，使得空气中的二氧化碳含量比过去2000万年的任何一个时期都要多。