ويمتد وجود الطحالب البحرية من البحار القطبية إلى المناطق الاستوائية. وتنمو معظم الأنواع بالقرب من السواحل حيث تلتصق بالصخور والمحارات وقاع البحر. وللأعشاب البحرية جزء شبيه بالجذر يسمى المثبت، يثبت الأعشاب البحرية الأكبر حجمًا منها بالأشياء الصلبة ويمنعها من التعرض للانجراف. وعلى عكس الجذر الحقيقي، فإن المثبت غير مهيأ لامتصاص الماء والأملاح.
ويمتد من المثبت جذع يمثل ساقًا وورقة. وبإمكان جذوع العشب البحري اللينة المرنة التأرجح مع الماء دون أن تتمزق. ولبعض الأعشاب البحرية انتفاخات مليئة بالهواء على جذورها. وهذه الانتفاخات تحتفظ بالأوراق طافية.
وتنتمي الأعشاب البحرية إلى مجموعات الطحالب البنية والحمراء والخضراء. وتفضل معظم الطحالب البُنِّية المياه الباردة حيث تتمكن من النمو بدرجة كبيرة جدًا. فعلى سبيل المثال، عشب البحر الأسمر العملاق الموجود بعيدًا عن سواحل كاليفورنيا يبلغ أطوالًا قد تصل إلى 60م. أما الطحلب البُنِّيُّ المسمى عشب الخليج فيفضل المياه الدافئة. وينمو عشب الخليج في كتل طافية ضخمة فوق مساحة من شمال المحيط الهادئ تعرف باسم بحر سرجاسو. ومعظم الطحالب الحمراء صغيرة ورقيقة وذات شكل ريشي، وتفضل المياه الدافئة، وتتوافر على وجه الخصوص في مناطق البحار الاستوائية وشبه الاستوائية. وتنمو الطحالب الخضراء في المياه الدافئة والباردة، ويوجد أكبر تنوع من هذه الطحالب الخضراء في المياه الاستوائية الضحلة، ومعظمها ذات حجم صغير.