Le phytoplancton est facilement différenciable du zooplancton par des formes très simples (pas de pattes, pas d'antennes) souvent géométrique (carré parfait, rond, ovale).
Plusieurs espèces sont pathogènes (en sécrétant des toxines) ou sont considérées comme des bioindicateurs intéressants et font l'objet d'un suivi (dans les eaux côtières par Ifremer par exemple en France). Des travaux de recherche portent sur la reconnaissance automatique en continu du plancton . L'Europe soutient un programme DYMAPHY (Développement d'un système d'observation DYnamique pour la détermination de la qualité des eaux MArines, basé sur l'analyse du PHYtoplancton), visant un suivi en routine par cytométrie automatisée en flux, avec si possible une haute résolution spatiale et temporelle, pour élargir et renforcer les méthodes classiques (microscopie) et synoptiques (télédétection). Ce programme produira notamment une bibliothèques de signaux, disponible pour la communauté scientifique travaillant sur la cytométrie ou ses applications , ce qui permettrait notamment de mieux évaluer l'état du réseau trophique , par exemple pour répondre aux demandes des directives européennes D.C.E. et de la DCSMM (directive cadre stratégie pour le Milieu Marin).
Des études océanographiques mesurent la biomasse planctonique depuis 1899 par différentes techniques : transparence de l’océan mesurée grâce à la plongée du disque de Secchi dans l’eau, mesure de la chlorophylle et observation de la couleur de l’océan par satellite. Une compilation de ces études révèle que la biomasse planctonique a régressé de 1 % par an en moyenne depuis 1950. La cause est attribuée au réchauffement climatique qui provoque une stratification thermique des couches océaniques, ce qui limite les échanges entre l’eau profonde froide (riche en nutriments nécessaires au développement planctonique) et l’eau de surface.
