浮游生物的種類和數量隨時間(主要是季節分布)和空間(主要是水平和垂直分布)而變化。

海洋浮游生物根據緯度大致可以分為三類:寒帶物種、溫帶物種和熱帶物種。兩者在類型和數量上都有顯著差異。一般來說，寒帶浮游生物種類少，但各種類數量大;相反，熱帶浮游生物的種類較多，而每種浮游生物的數量較少;溫帶浮游生物介于兩者之間。例如，在黃海北部沒有發現翼足類動物，在黃海南部只有8種，在東海只有31種，在南海只有50種。溫度顯然是導致這一現象的主要因素。

浮游生物的水平分布與寒流和暖流密切相關，因此有些物種經常可以作為寒流和暖流的指示物種。例如，管水母中的帆水母和銀幣水母可以作為東海黑潮暖流的指示物種。

除了溫度和洋流，鹽度也會影響海洋浮游生物的水平分布。一般來說，近岸浮游生物屬于寬鹽種，分布范圍廣;近海浮游生物屬于窄鹽種，分布范圍窄。營養物也是影響海洋浮游生物水平分布的一個因素。營養豐富的沿海水域有大量的浮游植物。

淡水浮游生物的水平分布主要受溫度的影響。根據生境緯度的不同，又可分為寒帶種、溫帶種和熱帶種。在廣溫帶種中有許多世界性種，這是由于靜息孢子或卵通過風或鳥類廣泛傳播。許多淡水枝綱動物是通過休眠卵的傳播而形成的。

在海洋或深湖中，浮游生物棲息在水層的不同深度。浮游植物需要進行光合作用，只能分布在有光的上層(0-200米左右)。由于所需光強不同，藍綠藻一般分布較淺，硅藻則分布在光層的不同水層。例如，角藻通常出現在水面，而海藻通常出現在更深的水層(20米以下)。浮游動物分布在不同的水層，包括上層、中層和下層，但每種水層的種類和數量明顯不同。如原生動物、輪蟲、水母、枝綱、浮游腹足類、浮游幼蟲等，一般分布在上層，其他類型分布在上層、中層和下層。有些物種，如深海磷蝦，躲在深海中。僧帽水母、風帆水母等帶著安全氣囊漂浮在海面上的生物，屬于漂浮生物的范疇。一般浮游動物的種類(如橈足類、毛頜類、浮游片腳類等)隨深度(不超過1000米)而增加，但數量隨深度而減少。

各類浮游動物的垂直分布不是固定的，而是隨著內外條件的變化而相應變化的。