Pour les animaux marins :

-Un mécanisme de défense :

Pour beaucoup d'animaux marins, la bioluminescence joue un rôle protecteur qui éloigne les prédateurs. Ainsi, certaines espèces comme la crevette Acanthephyra qui vit en eaux profondes crachent un liquide luminescent en direction des yeux des poissons qui tentent de les capturer. La lumière est suffisamment puissante pour éblouir et distraire le prédateur, ce qui permet à la proie de fuir. Ce phénomène reste quand même rare dans la mesure ou il implique l'élaboration d'un mélange à l'intérieur du corps ce qui fait augmenter fortement la température corporelle. La bioluminescence résulte donc d'une réaction exothermique. De même, certains animaux peuvent se séparer d'une partie bioluminescente de leur corps/organisme afin de distraire leur prédateur durant le temps de leur fuite. Il existe des créatures abyssales faisant usage de la bioluminescence comme d'une mise en garde pour les prédateurs ; cet animal étant reconnaissable de part sa luminescence, s'il est peu comestible ou toxique le prédateur évitera de s'y attaquer par la suite.

-Un moyen sophistiqué de camouflage :

La bioluminescence permet à certains animaux de se dissimuler. En effet, si l'on observe par le dessus un animal situé à environ 700 mètres de profondeur, on le verra comme une silhouette plutôt claire sur le fond sombre des abysses. A l'inverse, si on l'observe par le dessous, on le verra comme une silhouette sombre sur un arrière plan clair, car éclairé par la lumière du soleil. Afin de ne pas être distingué, l'animal a donc intérêt à être sombre sur sa face dorsale et claire sur sa face ventrale. C'est pourquoi certains animaux, à défaut de posséder déjà ces couleurs comme les orques ou autres poissons (voir photo ci-contre), utilisent la bioluminescence pour adapter leur coloration. C'est le cas de certaines espèces de calamars calamars comme le calamar Abralia veranyi (le calmar-luciole du Japon) qui possède la capacité de changer la couleur de ses photocytes (cellules produisant de la lumière) pour pouvoir aisément prendre des teintes allant du beige au marron foncé en passant par des couleurs plus vives comme le vert, l'orange ou le bleu. Cette technique de camouflage est la plus précise, la plus sophistiquée, et la plus complète au monde, ce qui attise l'intérêt de l'armée.

-Un outil attractif :
De nombreux animaux emploient la bioluminescence pour attirer vers eux des congénères ou des proies. Par exemple la "baudroie abyssale" Melanocetus johnsonii agite une petite lanterne devant elle pour appâter des  poissons de petite taille immédiatement attirés par cette lueur si rare à cette profondeur. Une fois à leur portée, la baudroie n'a plus qu'à ouvrir sa gueule pour les manger. Ceci est l'utilisation la plus courante de la bioluminescence chez les animaux ,de par son efficacité dans les eaux troubles des abysses du fait que les poissons sont attirés par la lumière. Mais certains animaux utilisent aussi cette forme de lumière aussi bien pour communiquer, ou pour attirer leurs congénères. Par exemple, certains envoient des signaux lumineux qui sont lus et déchiffrés par les poissons de la même espèce, qui à leur tour renvoient ces rayons de lumière. Ce système permet à des êtres-vivants de pouvoir communiquer; pour, par exemple, avertir d'un quelconque danger.

-Un procédé d'éclairage :
Moins fréquemment, la bioluminescence peut servir d'éclairage pour illuminer des fonds marins ce qui permet aux poissons de se repérer ou de trouver de la nourriture. Il s'agit souvent d'une lumière rouge. L'exemple le plus emblématique est le Photoblepharon steinizi plus communément reconnaissable sous le nom de poisson phare.

-Un biais de communication/reconnaissance :
Pour finir, la bioluminescence peut être un outil de reconnaissance et de communication. La communication est très importante au sein du règne animal et d'autant plus dans un environnement aussi sombre que les fonds marins, la bioluminescence est un atout majeur pour ceux qui la possèdent. Ainsi, les signaux lumineux permettent l'échange et sont un moyen de distinction entre deux animaux de la même espèce et/ou de sexe opposé.