Auch wenn die Nordsee auf den ersten Blick in weiten Teilen einer unterseeischen Sand- und Schlickwüste ähnelt, sorgen warme Meeresströmungen und ein hoher Nährstoffeintrag durch die Flüsse für günstige Wachstumsbedingungen für zahlreiche Algen. Von ihnen ernähren sich unzählige andere Planktonorganismen wie kleine Krebse, Fischlarven und Stachelhäuter (Echinodermata), zu denen Seestern und Seeigel gehören. Diese Kleinstlebewesen bilden die Nahrungsgrundlage für Herings- und Sprottenschwärme, die wiederum von Kabeljau und Seelachs gejagt werden. Insgesamt sind ungefähr 230 Fischarten in der Nordsee heimisch. An der Spitze der Nahrungskette stehen in der Nordsee Robben, Schweinswale und Haie, aber auch große Vögel wie der Basstölpel.
Neben Watt und Sandbänken beherbergt die Nordsee weitere wichtige Lebensräume wie Seegraswiesen, Kelpwälder, Muschelriffe und vor der Küste Norwegens sogar Kaltwasserkorallenriffe. Um sie zu bewahren, ist inzwischen eine Reihe von Schutzgebieten ausgewiesen worden.
