Древнейшие ископаемые животные - это обитатели первобытных морей. Долгое время считалось, что наиболее древние из числа ископаемых морских организмов не старше 600 млн. лет. В 1947-1959 гг. в Южной Австралии в докембрийских песчаниках были найдены отпечатки двух групп морских животных, лишенных твердых скелетов и напоминающих медуз и полипов. Эта находка убедительно отвергает гипотезу об относительной молодости океанов. Найденным отпечаткам более миллиарда лет. Если более древние неизвестны, то лишь потому, что время стерло их следы. Итак, мы можем наблюдать в океане сложную цепь эволюции с небольшими разрывами от одноклеточных организмов до кита.
Животный мир океана удивительно многообразен. Прежде всего это простейшие организмы, состоящие из одной клетки, укрепленной скелетом или оболочкой. Некоторые клетки достигают "гигантских" размеров с булавочную головку, но большинство неразличимо невооруженным глазом. К их числу относятся фораминиферы, строящие свой скелет, извлекая из морской воды кальций, и радиолярии, которые вместо кальция используют в качестве строительного материала растворенный в воде кремний. В геологической (и биологической) истории Земли было два периода, когда фораминиферы достигали наибольшего развития как по количеству, так и по размерам. После отмирания они образовывали колоссальные толщи известняков каменноугольного и начала третичного периода. Кремниевые отложения радиолярий встречаются во все эпохи, но особенно велики в третичном периоде.
Разновидность фораминифер - глобигерины из своих скелетов образовали меловые горы и пласты толщиной в сотни метров, встречающиеся на всех континентах. Радиоляриевые и глобигериновые илы типичны и для грунтов современного океана. Полосы известняковых и кремнистых илов отражают на дне океана биологически продуктивные поверхностные течения; по сторонам от течений отлагаются глины с меньшим количеством органических осадков.
К числу простейших относятся также флагелляты и динофлагелляты (жгутиковые). Это одноклеточные организмы, находящиеся на грани животного и растительного мира. Ими занимаются и ботаники и зоологи. Отличительная черта их строения - жгутики, с помощью которых они плавают и которыми захватывают добычу. Размножаются жгутиковые делением. Некоторые содержат в себе хлорофилл и в то же время могут питаться животной пищей, нередко меняя растительный образ жизни на животный и обратно. К жгутиковым относится ноктилюка (Noctiluca miliaris), ярко светящаяся по ночам. Жгутиковые, как и многие другие планктонные организмы, совершают регулярные вертикальные миграции. К ночи они поднимаются к поверхности, с наступлением рассвета погружаются в глубины океана. Эти миграции планктонных организмов связаны с освещением и, вероятно, с поисками пищи. Весьма вероятно, что в некоторых случаях планктонные организмы ищут слой с сильным горизонтальным течением, которое перенесет их в другой район океана с более подходящим физико-химическим режимом или с более благоприятными условиями питания. Вместе с изменением плотности воды у некоторых простейших организмов (Ceratium и др.) изменяется и объем выростов на теле, что обеспечивает им необходимую плавучесть.