水深200メートル以深の、光の届かない層にある海水。周年を通して水温が低く、水質の変動も少ない。有機物濃度が低いなどの清浄性、無機栄養塩類に富むなどの栄養性に優れているとされ、食品、飲料、化粧品などの分野で様々な商品が開発されている。

また、水産養殖業への利用も試みられており、ヒラメ、トラフグ、アワビの成長が通常より早くなるという結果や、コンブ、カジメ、ワカメなどの海藻も安定培養できるという成果が得られている。海洋深層水の取水事業は、高知、富山、静岡、沖縄の各県で実施されているが、多くの自治体・企業でその活用に関心が高まっている。深層水の定義の明確化や品質表示のあり方、有用性や機能性の研究などが、今後の課題である。

海洋深層水は2種類の使われ方があり、1つは資源として海水を見たときの、エネルギーや有用な物質を備えた200mより深いそうにある海水。一方、海洋学では、数千mより深い層の海水のことを指す。たとえば、太平洋では1500mより深い層に「太平洋深層水」と呼ばれる水塊がある。光が十分に届く表層では、窒素やリンなどの無機栄養塩類は、植物プランクトンや海草が光合成で成長するために消費される。それらの有機物は、動物プランクトンや魚などに食べられ、その糞や死骸などを食べる微生物や細菌類も繁殖する。糞や死骸などの有機物の一部は深層に沈み、微生物などに食べられて無機の栄養物質となって深層水中に蓄えられる。一方、深くなるにしたがってエサの有機物は減っていくため、バクテリアや有害な病原菌は少なくなり、海水温も200mより深いところでは深くなるほど低温で、年間を通じて安定している。つまり、「深層水」は微生物学的にも、物理・化学的にも安定している清浄な海水である。