Possiamo classificare i vertebrati marini in 4 diverse famiglie: pesci, uccelli, rettili e mammiferi. 

I pesci hanno circa 20'000 specie marine. Sono presenti nelle acque pelagiche, costiere e profonde. Sono essenziali per molti ecosistemi e habitat marini. Hanno sangue freddo e una o più pinne. Questi consentono loro di rimanere in posizione o di muoversi nell'acqua. La loro vescica natatoria consente loro di controllare la loro galleggiabilità. I più comuni: squali, pesci pagliaccio, sardine, tonni, barracuda.

Gli uccelli marini (noti anche come uccelli marini) hanno tra le 300 e le 400 specie diverse. Trascorrono la maggior parte della loro vita negli ecosistemi marini. Possiedono la capacità di nuotare ad alta velocità e possono essere trovati in diversi habitat marini. Oltre alle loro diverse abilità, hanno una ghiandola speciale che consente loro di ingoiare l'acqua salata e di respingere l'eccesso di sale. I più comuni sono pinguini, procellarie, pellicani, albatros, cormorano.

I rettili hanno circa 100 specie marine diverse. Si trovano per lo più in acque tropicali e subtropicali, ad eccezione della tartaruga che può essere trovata in acqua fredda. Sono "ectotermi" o "a sangue freddo", il che significa che non regolano la temperatura corporea e hanno bisogno di calore esterno per riscaldare. Significa anche che possono tollerare temperature estremamente fredde (rispetto ad altri vertebrati marini). Hanno squame di cheratina e un metabolismo lento che gli permettono di rimanere a lungo in acqua prima di dover respirare in superficie. I più comuni sono le tartarughe, le iguane marine, i serpenti marini, i coccodrilli.

I mammiferi marini hanno circa 129 specie diverse. Si possono trovare in tutto il mondo, nelle zone tropicali e subtropicali, nelle zone costiere e pelagiche e persino nelle acque polari. Hanno un'eccezionale capacità di immergersi per periodi di tempo prolungati, grazie al loro sistema circolatorio. Quando si immergono, rallentano la frequenza cardiaca, si fermano per respirare ed è a questo che ci riferiamo quando facciamo apnea, e parliamo del mammifero riflesso. I più comuni sono balene, delfini, orche, foche, orsi polari.