浮游生物種類(lèi)的組成和數量表現出明顯的季節變化，隨緯度的變化而變化。北溫帶浮游植物數量的高峰一般出現在春季，隨著(zhù)時(shí)間強度的增加，營(yíng)養物(如氮、磷等無(wú)機鹽)增加，有利于浮游植物的大規模繁殖。在夏季，營(yíng)養物質(zhì)消耗殆盡，食草浮游動(dòng)物大量消耗，導致浮游植物數量急劇減少。在秋季，隨著(zhù)養分的增加，浮游植物再次大量繁殖，導致另一個(gè)比春季略低的峰值。在冬季，環(huán)境惡劣(尤其是溫度過(guò)低的時(shí)候)，浮游植物再次減少。這種一年中有兩個(gè)高峰的現象被稱(chēng)為雙周期。此外，浮游植物的種類(lèi)隨季節而變化。例如，夏季硅藻數量減少后，鞭毛藻取而代之，因為后者適合在高溫和營(yíng)養匱乏的季節進(jìn)行大規模繁殖。
北溫帶浮游動(dòng)物的季節分布與浮游植物的季節分布大致相似。不同的是，由于草食性浮游動(dòng)物必須有充足的餌料才能大量繁殖，所以春秋兩季浮游動(dòng)物的繁殖高峰出現的時(shí)間比浮游植物的繁殖高峰稍晚。浮游動(dòng)物也表現出物種的季節性變化。例如，由于橈足類(lèi)以多毛的顎骨為食，前者的高峰出現的時(shí)間會(huì )比后者稍晚。
寒冷海洋中的浮游植物和浮游動(dòng)物每年只有一次繁殖高峰，稱(chēng)為單周期，發(fā)生在環(huán)境良好的溫暖夏季。在其他季節，光線(xiàn)太弱或消失(冬季完全黑暗)，溫度太低，浮游生物無(wú)法繁殖。熱帶海洋的環(huán)境因子(尤其是溫度)全年變化不大，因此季節之間沒(méi)有顯著(zhù)差異。
在淡水水域，浮游生物的季節分布在數量上與海洋浮游生物相似，但在種類(lèi)變化上存在顯著(zhù)差異。例如，以淡水浮游生物為主的綠藻、藍藻、枝大洋、輪蟲(chóng)等，往往在水溫較高的溫暖季節達到高峰，在夏季繁殖最多。然而，在冬季，種類(lèi)和數量較少，這與海洋浮游生物一致。由于水的黏度隨水溫的升高而降低(25℃時(shí)黏度約為0℃時(shí)的一半)，夏季淡水浮游生物容易下沉。由于這個(gè)原因，許多物種在進(jìn)化過(guò)程中通過(guò)擴大身體表面積來(lái)逐漸增加浮力，比如淡水枝角魚(yú)，它們的頭向前伸出，呈頭盔狀。這種形態(tài)上的季節性變化也可以在硅藻(如星藻)、鞭毛藻(如角鞭毛藻)和輪蟲(chóng)(如蝸牛形龜甲蟲(chóng))中看到。
