海水中聚集了会发光的微生物。荧光海的光亮是由海水中会发光的微生物发出的，这些微生物受外界的影响后，就会发出蓝色或绿色的荧光，从而使得海水看起来有着持续闪烁的亮光。

海水中能够发光的生物种类相当多样，从单细胞的甲藻类，到腔肠动物诸如发光水母、环节动物如海生多毛类、软体动物如各种发光头足类、以至于节肢动物的磷虾和海萤等。从大连这次“荧光海滩”现象来看，可以排除体型较大水母和头足类，而海萤等节肢动物无法产生如此强烈的荧光，因此最有可能的是甲藻类单细胞生物繁殖所致。