Bioliuminescencija reiškia gyvo organizmo gebėjimą skleisti šviesą. Dauguma šviesą skleidžiančių būtybių yra jūros būtybės, tačiau kai kurie vabzdžiai ir augalai taip pat skleidžia šviesą.
Visa šviesa, įskaitant bioliuminescenciją, sukuriama tuo pačiu procesu. Aplink atomo branduolį skriejantis elektronas gauna pakankamai energijos, kad galėtų peršokti į aukštesnį orbitos apvalkalą. Kai jis praranda energiją ir nukrenta atgal į apatinį apvalkalą, jo išskiriama energija išeina fotono arba šviesos dalelės pavidalu. Daugumoje mums pažįstamų šviesos formų, tokių kaip saulė, kaitrinė lemputė ar šiltas židinys, elektronai yra termiškai sužadinami, todėl daug energijos išsiskiria kaip šiluma ir tik nedidelė dalis, palyginti, išsiskiria kaip šviesa. . Tačiau bioliuminescencijoje elektronai sužadinami cheminio proceso metu ir energija neprarandama kaip šiluma. Vietoj to, visa energija išeina kaip šviesa. Kadangi nėra šilumos nuostolių, bioliuminescencija vadinama „šalta šviesa“.
Bioliuminescencijoje dalyvaujančios cheminės medžiagos yra luciferinas, substratas, ir fermentas luciferazė. Įvairios būtybės gamina skirtingas šių cheminių medžiagų rūšis, todėl gaunama skirtingų spalvų šviesa. Dažniausia jūros gyvūnų spalva yra mėlyna, kuri yra natūrali evoliucinė atranka, nes mėlyna prasiskverbia toliausiai per vandenį.
Vandenyne būtybės sukūrė bioliuminescenciją dėl įvairių priežasčių. Šviesa gali padėti žuvims rasti maisto, įspėti plėšrūnus arba pritraukti porą. Kai kurioms žuvims po akimis yra šviesūs organai, kurių paskirtis yra tokia pati kaip ir angliakasių priekinis žibintas. Kiti, kaip meškeriotojas, ant nosies galiuko turi bioliuminescencinį masalą, skirtą ne tik grobiui pritraukti, bet ir draugui. Kai kurios krevetės gali atplukdyti bioliuminescencinį debesį užpuoliko nasruose, kad laikinai atitrauktų jo dėmesį, o krevetės pasuka uodegą ir pabėga!
Bioliuminescencija taip pat išsivystė, kad paslėptų būtybės formą ar siluetą šviesiai mėlyname saulės filtruojamos jūros fone. Mirkėdamas melsva spalva gyvūnas tampa kur kas mažiau pastebimas virš jo ar po jo einančių plėšrūnų ir gali daugiau ar mažiau susilieti su aplinkinio vandens fonu.
Sausumoje tam tikrų rūšių grybai, grybai ir kirminai gamina bioliuminescenciją, tačiau labiausiai paplitusi yra ugniagesė. Nors ne visos rūšys turi šį gebėjimą, tiems, kurie elgiasi taip, yra mirgėti modeliai, skirti pritraukti porą. Jei patelė susidomės, po paskutinio patino blyksnio ji fiksuotu intervalu sugrąžins savo raštą. Tarp jų gali įvykti tam tikras dialogas – jų pačių bioliuminescencinio Morzės kodo versija!
Chemiškai pagaminta šviesa taip pat naudojama švytėjimo lazdelėms, kurios „skilusios“ sujungia medžiagas, kurios švytės iki 24 valandų. Šias lazdas dažniausiai naudoja narai ar naktiniai pramogautojai.