Bioluminiscencija je rezultat kemijske reakcije u kojoj se molekula luciferina oksidira pri čemu se oslobađa svjetlost. O kombinaciji koju životinje posjeduju ovisi boja emitiranog svjetla. Životinje u moru uglavnom stvaraju svjetlost plavo- zelene ili zelene bojejer svjetlost tih valnih duljina najdalje putuje kroz morsku vodu. Ovisno o uvjetima, svjetlosni bljesak može se vidjeti s udaljenosti i do stotinu metara.

Većina organizama ima vlastite svjetleće organe, fotofore, u kojima specijalizirane stanice stvaraju nježni, ravnomjerni sjaj čiji se intenzitet, boja i kut mogu mijenjati. Drugi organizmi "posuđuju" svjetlost od bakterijskih simbionata u potkožnim vrećama - oni osiguravaju hranu bakterijama koje im zauzvrat daju svjetlo. Domaćini ne mogu kontrolirati intenzitet svjetla, pa su razvili fascinantne mehanizme kojima ih gase kad im to nije od koristi.

Mnoge životinje povećavaju frekvenciju i intenzitet bioluminiscencije tijekom peroida parenja. Tijekom ljetnih noći, ženkebermudskog mnogočetinaša (Odontosyllis enopla) izvode „svjetlosni ples" da bi privukle mužjaka - plivaju u krugovima ispuštajući pritom zelenu luminiscentnu tvar. Kad mužjak stiže do centra kruga koji ženka opisuje plesom, ispušta spermu i pritom proizvede jak bljesak, a ona ispušta svjetleća jaja. Nakon parenja, vraćaju se na morsko dno, gdje i inače žive.

Ništa manje dramatično udvaranje nemaju račići ljuskari . U suton mužjaci štrcaju luciferin i luciferazu kroz otvore blizu usta, i ostavljaju jarke oblačiće svjetla u vodi . Učestalost ispuštanja oblačića i putanja kojom plivaju karakteristični su za vrstu, te ih tako prepoznaju ženke koje nisu luminiscentne.

Krijesnice, zasigurno najpoznatije bioluminiscentne životinje, vode kompleksne „dijaloge" udvaranja izmjenom svjetlosnih bljeskova. Svaka vrsta ima svoj "kod", jedinstvenu učestalost, intenzitet i trajanje bljeskova. Kod ivanjske krijesnice, Lampyris noctiluca, samo ženke svjetle, ali nemaju krila, dok mužjaci lete.

Mnoge ribe koštunjače, čak i neki morski psi (Etmopterus virens), imaju fotofore na specifičnim mjestima pa kad traže partnera, traže ribu s određenim rasporedom fotofora.

Kako izgleda igra svjetlosti na stotine i stotine metara dubine, pogledajte u priloženom videu.