Образцы фитопланктона могут быть взяты непосредственно из воды на постоянных станциях наблюдения или при помощи морских судов. Для забора образцов фитопланктона используются устройства, состоящие из шланга и колбы для сбора проб воды, а иногда, планктон собирается с помощью фильтров, которые тащат по воде за кораблем. Образцы могут быть запечатаны и оттранспортированы для лабораторного анализа, где исследователи смогут определить количество фитопланктона на единиц объема воды. В лабораториях проводится микроскопическое исследование или генетический анализ организмов фитопланктона.
Несмотря на образцах, взятые из глубин океана, для некоторых исследований, спутники играют огромное значение в глобальном изучении фитопланктона и его роли в изменениях климата. Каждый организм фитопланктона является крошечным, но, когда они цветут и их миллиарды, то достигается высокая концентрация хлорофилла и других пигментов в воде, в результате этого поверхность воды отражает свет, и такие участки хорошо видно со спутника.
Вода, где обитает фитопланктон, может иметь зеленоватый, красноватый или коричневатый окрас. Если в состав фитопланктона входят преимущественно кокколитофориды, то цвет воды больше молочно-белый или ярко-синий. Ученые используют эти изменения в цвете океана для оценки концентрации хлорофилла и биомассы фитопланктона в океане.
На естественных спутниковых снимках, фитопланктон выглядит как красочные водовороты. Ученые используют снимки для оценки концентрации хлорофилла в воде.
