يمكن استخدام الدراسة الجزيئية في فهم الأحياء البحرية من خلال التحليل الجزيئي للحمض النووي (DNA) والبروتينات والأحماض الدهنية للكائنات البحرية. ومن خلال ذلك يمكن الحصول على معلومات دقيقة عن التشكيل الجيني لهذه الكائنات والتحقق من العلاقات الوراثية بينها.
على سبيل المثال، باستخدام تقنية الباركود الجيني (DNA barcoding) يمكن تحديد نوع وجنس الأحياء البحرية الصغيرة التي يصعب تقييمها بالعين المجردة. كما يمكن استخدام التحليل الجزيئي لفهم العلاقات بين الأنواع المختلفة واستكشاف التطور الوراثي.
كما يمكن استخدام البيانات الجزيئية في دراسة البيئات البحرية وتحديد التغييرات التي قد تؤثر على توزيع الكائنات الحية وحركتها، وتقييم الأثر البيئي وتحديد الكائنات الأكثر تأثراً بالتغييرات المناخية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الدراسة الجزيئية لفهم عملية التكاثر والنمو والتطوير للأحياء البحرية، مما يساعد على تحديد الفترات الزمنية التي ينمو فيها الكائنات تدريجياً، وكيفية تعاملها مع مختلف الظروف البيئية.