В водах Тихого океана сосредоточено более половины живого вещества всего Мирового океана Земли. Это относится как к растениям, так и к животному населению. Органический мир в целом отличает видовое богатство, древность и высокая степень эндемизма.
Для фауны, насчитывающей в целом до 100 тыс. видов, характерны млекопитающие, обитающие главным образом в умеренных и высоких широтах. Массовое распространение имеет представитель зубатых китов — кашалот, из беззубых китов — несколько видов полосатых китов. Промысел их строго ограничен. Отдельные роды семейства ушастых тюленей (морские львы) и морские котики встречаются на юге и на севере океана. Северные котики — ценные пушные звери, промысел которых строго контролируется. В северных водах Тихого океана водятся также ставшие очень редкими сивуч (из ушастых тюленей) и морж, имеющий циркумполярный ареал, но ныне находящийся на грани исчезновения.
Очень богата фауна рыб. В тропических водах их насчитывается не менее 2000 видов, в северо-западных морях — около 800 видов. На долю Тихого океана приходится почти половина мирового улова рыбы. Главные районы промысла — северные и центральные части океана. Основные промысловые семейства — лососевые, сельдевые, тресковые, анчоусы и др.
Преобладающая масса живых организмов, населяющих Тихий океан (как и Другие части Мирового океана), приходится на беспозвоночных, которые обитают на различных уровнях океанских вод и на дне мелководий: это простейшие, кишечнополостные, членистоногие (крабы, креветки), моллюски (устрицы, кальмары, осьминоги), иглокожие и др. Они служат пищей для млекопитающих, рыб, морских птиц, но также составляют существенный компонент морских промыслов и являются объектами аквакультуры.
Тихий океан, благодаря высоким температурам его поверхностных вод в тропических широтах, особенно богат различными видами кораллов, в том числе обладающих известковым скелетом. Ни в одном из океанов нет больше такого обилия и разнообразия коралловых построек различных типов, как в Тихом.
Основу планктона составляют одноклеточные представители животного и растительного мира. В составе фитопланктона Тихого океана насчитывается почти 380 видов.
Наибольшее богатство органического мира характерно для районов, где наблюдается так называемый апвелинг (поднятие на поверхность глубинных вод, богатых минеральными веществами) или происходит перемешивание вод с различной температурой, что создает благоприятные условия для питания и развития фито- и зоопланктона, которым питаются рыбы и другие животные нектона. В Тихом океане районы апвелинга сосредоточены у побережий Перу и в зонах дивергенции в субтропических широтах, где находятся области интенсивного рыболовства и других промыслов.
На фоне обычных, ежегодно повторяющихся условий, для Тихого океана характерно явление, нарушающее привычный ритм циркуляционных и гидрологических процессов и не наблюдаемое в других частях Мирового океана. Оно проявляется с промежутками от 3 до 7 лет и влечет за собой нарушение привычных экологических условий в пределах межтропического пространства Тихого океана, оказывая влияние на жизнь живых организмов, включая и население прибрежных регионов суши. Заключается оно в следующем: в конце ноября или в декабре, т.е. незадолго до Рождества (почему явление получило народное название «Эль-Ниньо», что значит «Святой младенец»), по невыясненным до настоящего времени причинам происходит ослабление южного пассата и, следовательно, ослабление Южного Пассатного течения и притока относительно холодных вод к берегам Южной Америки и к западу от нее. Одновременно с северо-запада в сторону южного полушария начинают дуть обычно несвойственные этим широтам ветры, несущие на юго-восток относительно теплые воды, усиливающие Межпассатное противотечение. Этим нарушается явление апвелинга как в зоне внутритропической дивергенции, так и у берегов Южной Америки, что, в свою очередь, ведет к гибели планктона, а затем и питающихся им рыб и других животных.
Явление Эль-Ниньо регулярно наблюдается со второй половины XIX столетия. Установлено, что во многих случаях оно сопровождалось нарушением экологических условий не только в океане, но и на обширных участках прилегающей суши: аномальным увеличением осадков в засушливых регионах Южной Америки и, наоборот, засухами в островных и прибрежных районах Юго-Восточной Азии и Австралии. Особенно тяжелыми считаются последствия Эль-Ниньо 1982-1983 и 1997-1998 гг., когда это неблагоприятное явление продолжалось в течение нескольких месяцев.