嗜盐性
海洋细菌最普遍的特性。海水中含有各种盐类和微量元素,如钠是海洋细菌生长所必需的，在输送基物进入细胞的过程中起着不可取代的作用。此外，钾、镁、钙、磷、硫和其他微量元素也是某些海洋细菌生长所必需的。
嗜冷性
绝大多数海洋细菌都具有在低温下生长的特性。在海洋中,90%以上水体的温度是在5℃以下。海洋中的高温细菌，只在海底热泉的特异环境中发现过。某些中温细菌，虽然其最适生长温度为20℃左右，但它也能在0℃下缓慢生长，这些细菌称为耐低温细菌。那些在0℃或0℃以下生长良好的细菌，称为嗜冷细菌。嗜冷细菌对热反应极为敏感，20～25℃的中温已足以阻碍其生长与代谢,它们的细胞膜构造具有适应低温的特点，主要分布于极地、深海和高纬度的海洋中。
嗜压性
海洋中水深每增加10米，静水压力便递增1大气压。海洋最深处,静水压力可超过1000大气压；整个海洋约有一半水深超过3800米，静水压力为380～1100大气压，这种压力妨碍了浅海和陆源细菌在深海中的生长。深海嗜压细菌具有适应高压而生长代谢的能力，并能在高压环境中保持酶系统的稳定性。
低营养性
深海中营养物质较为稀少，某些浮游型的海洋细菌适应于低浓度营养的海水。因此，分离培养海洋细菌忌用营养丰富的培养基。20世纪60年代以来，美国学者H.W.詹纳施采用连续培养技术，在恒化器中研究海洋细菌对低营养的反应、对有机化合物的吸收与利用等，取得较接近于海洋中实际状况的成果。
趋化性与附着生长
海水中营养物质虽然较为稀少，但海洋中各种固体表面和不同性质的界
面上，却吸附积聚着较为丰富的营养物。绝大多数海洋细菌都具有运动能力，某些细菌还具有沿着某种化合物的浓度梯度而移动的能力，这一特点称为趋化性。某些专门附着于海洋植物体表面而生活的细菌，称为附生植表细菌。海洋细菌附着生长的特性，对于海洋生物和非生物固体表面膜的形成起着重要作用，如海洋物体表面污着生物的形成，就是在这个基础上发展起来的（海洋污着生物）。
多形性
有的菌株在培育中可以观察到多种形态，包括球形、椭球形、大小不一的杆状或各种不规则形态的细胞。
发光性
少数属类具有发光特性。
另外，海洋细菌的多态性特点也是常见的。在同一株细菌的纯培养中，往往可观察到多种形态的细胞。少数几个海洋细菌属还具有发光的特性，发光细菌通常可以从海水和新鲜的鱼虾体上分离到。
长期以来，人们一直认为浮游植物是海洋中唯一能从阳光中获取能源的生物。事实上，很多在海洋中的细菌也能够通过一种特殊的发光蛋白——视紫质（proteorhodopsin），从太阳光中收集能量，从而保证细菌的生存。
美国科学家首先发现，许多海洋细菌的基因组中包含着编码视紫质的基因。视紫质是视网膜上一种与色素相关的蛋白，细菌通过视紫质从太阳光中获得能量。随后，科学家们利用定点突变技术，对海洋细菌中视紫质的功能进行了研究。结果表明，视紫质介导的光养（从光获取能量的过程）作用使海洋细菌在营养贫乏的环境中能够更好的生存。
平均一升海水中含有约十亿个细菌，其中大部分都有视紫质基因。这些细菌的生存对于全球的碳循环和海洋食物链中具有重要作用。
