微細なプランクトンが大増殖し、そのため海面が着色する現象をいう。その色は必ずしも赤色ではなく、原因となる生物の細胞内に含まれる色素によって黄色、褐色、緑色、ピンク色にもなる。赤潮の発生記録は古く、紀元前の聖書にも"川の水は血に染まった。全ての魚は死に絶え水は悪臭を放ち、エジプト人はその水を飲むことができなかった"という記述がある。
赤潮の原因となる生物はおもに単細胞の植物プランクトンで、珪藻類、渦鞭毛藻類、ラフィド藻類、ハプト藻類などがその原因生物として知られている。
これらの植物プランクトンは光、温度、栄養、水の停滞などの条件が揃うと爆発的に増殖を開始し、最盛期には海水1mlあたり数千〜数万細胞にまで達する。したがって、生活排水などが流れこみ富栄養化した閉鎖系の湾では、春から夏場に赤潮が発生しやすくなる。ただし、その増殖のメカニズムには未解明な部分が依然として多い。赤潮はしばしば魚介類の大量斃死(へいし)を引きおこし、水産養殖業に大きな被害をあたえる。有毒な植物プランクトンが大量に発生し、それを餌として取り込んだ二枚貝が毒化する"貝毒"も漁業に深刻な被害をあたえ、赤潮と同様に考えられることが多いが、この場合は原因プランクトンが海面を着色するほど発生しなくても充分に貝が毒化するので、赤潮とは別に論ずるのが妥当である。
なお、淡水域とくに湖沼でも水面が異常に褐色ないし赤褐色あるいは青緑色ないし黄緑色になる現象があり、これは"淡水赤潮"または一般に"水の華"とよばれている。琵琶湖の淡水赤潮は黄金藻のウログレナ(Uroglena)の異常増殖が原因である。また、一般に"青粉(あおこ)"は藍藻(藍菌)のミクロシスティス(Microcystis)が異常増殖することによる。