浮游生物種類的組成和數(shù)量表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，隨緯度的變化而變化。北溫帶浮游植物數(shù)量的高峰一般出現(xiàn)在春季，隨著時(shí)間強(qiáng)度的增加，營養(yǎng)物(如氮、磷等無機(jī)鹽)增加，有利于浮游植物的大規(guī)模繁殖。在夏季，營養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡，食草浮游動(dòng)物大量消耗，導(dǎo)致浮游植物數(shù)量急劇減少。在秋季，隨著養(yǎng)分的增加，浮游植物再次大量繁殖，導(dǎo)致另一個(gè)比春季略低的峰值。在冬季，環(huán)境惡劣(尤其是溫度過低的時(shí)候)，浮游植物再次減少。這種一年中有兩個(gè)高峰的現(xiàn)象被稱為雙周期。此外，浮游植物的種類隨季節(jié)而變化。例如，夏季硅藻數(shù)量減少后，鞭毛藻取而代之，因?yàn)楹笳哌m合在高溫和營養(yǎng)匱乏的季節(jié)進(jìn)行大規(guī)模繁殖。

北溫帶浮游動(dòng)物的季節(jié)分布與浮游植物的季節(jié)分布大致相似。不同的是，由于草食性浮游動(dòng)物必須有充足的餌料才能大量繁殖，所以春秋兩季浮游動(dòng)物的繁殖高峰出現(xiàn)的時(shí)間比浮游植物的繁殖高峰稍晚。浮游動(dòng)物也表現(xiàn)出物種的季節(jié)性變化。例如，由于橈足類以多毛的顎骨為食，前者的高峰出現(xiàn)的時(shí)間會(huì)比后者稍晚。

寒冷海洋中的浮游植物和浮游動(dòng)物每年只有一次繁殖高峰，稱為單周期，發(fā)生在環(huán)境良好的溫暖夏季。在其他季節(jié)，光線太弱或消失(冬季完全黑暗)，溫度太低，浮游生物無法繁殖。熱帶海洋的環(huán)境因子(尤其是溫度)全年變化不大，因此季節(jié)之間沒有顯著差異。

在淡水水域，浮游生物的季節(jié)分布在數(shù)量上與海洋浮游生物相似，但在種類變化上存在顯著差異。例如，以淡水浮游生物為主的綠藻、藍(lán)藻、枝大洋、輪蟲等，往往在水溫較高的溫暖季節(jié)達(dá)到高峰，在夏季繁殖最多。然而，在冬季，種類和數(shù)量較少，這與海洋浮游生物一致。由于水的黏度隨水溫的升高而降低(25℃時(shí)黏度約為0℃時(shí)的一半)，夏季淡水浮游生物容易下沉。由于這個(gè)原因，許多物種在進(jìn)化過程中通過擴(kuò)大身體表面積來逐漸增加浮力，比如淡水枝角魚，它們的頭向前伸出，呈頭盔狀。這種形態(tài)上的季節(jié)性變化也可以在硅藻(如星藻)、鞭毛藻(如角鞭毛藻)和輪蟲(如蝸牛形龜甲蟲)中看到。