ピコプランクトン（picoplankton）とは、細胞径が0.2-2 μmのプランクトンである。水圏生態系においては体サイズが生態学的地位を規定する重要な要素であるため、このような区分がなされる。この場合の“ピコ”は、先んじて用いられていた用語であるナノプランクトン
（細胞径2-20 μm）よりも小さいプランクトンという意味合いで用いられており、国際単位系のもの（10-12）とは直接関係がない。ピコプランクトンは酸素発生型光合成を行う植物プランクトン（藻類）、すなわちピコ植物プランクトン（picophytoplankton）と、それ以外の栄養形式の細菌類に分けられる。この項においては海洋生態系において特徴的な前者に重点を置いて解説する。この大きさの生物は、旧来のプランクトン採集の道具であるプランクトンネットでは採集されないため、長らく無視されてきた。1980年代以降急速に研究が進み、外洋域を中心に一次生産に多大に寄与することがわかってきた。
1952：Butcher による最初のピコプランクトン（黄金色藻 Chromulina pusilla）の記述。後の1960年に C. pusilla は Micromonas pusilla としてプラシノ藻類へ移された。この種は温帯の外洋域において最も優占するピコプランクトンである。
1979：Waterbury による海洋性 Synechococcus の発見、及び Johnson と Sieburth による電子顕微鏡観察。
1982：同じく Johnson と Sieburth による真核ピコプランクトンの電子顕微鏡観察、及び重要性の提起。
1983：Li と Platt による、海洋の一次生産に対するピコプランクトンの寄与に関する報告。
1986：Chisholm と Olson が、サルガッソー海より“prochlorophytes”（「原核緑藻」）を発見。後の1992年に Prochlorococcus marinus と命名される。
1995：Courties が、フランスの潟湖から最小の真核藻類である緑藻 Ostreococcus tauri を発見。
2001：ヨーロッパの二つの研究チームがほぼ同時に、海洋の環境DNAを材料とした、リボソームRNA系統解析による真核ピコプランクトンの多様性に関する研究成果を報告。
研究方法ピコプランクトンの蛍光顕微鏡像（B励起）。オレンジ色の点が Synechocococus、赤色はクロロフィルの自家蛍光。フローサイトメトリーによるピコプランクトンの分別
ピコプランクトンはその小ささゆえに、光学顕微鏡観察のような旧来の方法では研究を進めるのが困難であった。以下のような、より洗練された手法が必要となる。
蛍光顕微鏡
生物が持つ光合成色素の自家蛍光を検出する事により、例えばフィコエリスリン
海洋におけるピコプランクトンは現在のところシネココッカス（Synechococcus）、プロクロロコッカス（Prochlorococcus）、ピコ真核プランクトン、従属栄養性細菌の4群に大別される。また、近年古細菌（アーキア）についての報告も増えている。
シネココッカス
淡水では古くから知られていた Synechococcus であるが、海洋での存在が報告されたのは1979年である。Synechococcus は球状で単細胞の藍藻（シアノバクテリア）であり、細胞径は1 μm程度。蛍光顕微鏡下では青色光の励起により橙色の粒子として観察されるが、これは細胞が持つフィコエリスリンによるものである。極域を除く沿岸から外洋までの有光層に広く分布し、細胞密度は1 mlあたり10,000細胞程度である。
プロクロロコッカス
Prochlorococcus は1986年に報告された、球状もしくはややつぶれた球状の単細胞シアノバクテリアである。細胞長は0.6 μmほどである。フィコエリスリンをほとんどもたず、ジビニルクロロフィル
