從自然界存在的生物體內分離、提取得到的有機化合物被稱為天然產物，它們在動、植物體內通過生化作用和光合作用形成。例如，淀粉來源于植物的種子、莖及根塊；蛋白質則主要來自肉類、乳品、蛋類以及谷物和豆類；許多藥物如麻黃堿、薄荷腦、蛇膽等都源自相應生物體；而藍色染料靛藍與紅色染料茜素分別從天然靛葉和茜草中提取；天然香料如麝香、茉莉、玫瑰等亦來自特定動、植物。

在大多數情況下，這些天然產物對產生它們的植物、昆蟲或微生物而言似乎是不必需的，這與糖類、氨基酸、核酸及其多聚體等其他有機化合物顯著不同。例如嗎啡僅存在于少數幾種植物中，如罌粟屬的剛毛罌粟和虞美人以及頭花千金藤；盡管人類使用它作為鎮痛藥，但其在這些植物中的功能仍不清楚。青霉素是由少數真菌產生的，而不會被其他生物產生。盡管它們作為抗菌藥物用于治療各種感染性疾病，在產生它們的微生物中卻無明顯用途。

海洋天然產物指的是從海洋生物中提取的一系列有機物質，包括脂肪族、芳香族、萜類、甾醇以及含氮、含硫等各種類型的化合物。海洋是一個蘊藏豐富藥理活性天然產物的寶庫，其中生活著地球上約80%的動植物和大約1500種細菌。例如，海藻在中國已有悠久的歷史被用作食品和藥物，《神農本草經》中就有記載“海藻療癭”、“牡蠣強骨節，殺邪氣”。海藻富含各種獨特結構的有機化合物，其代謝產物具有多種多樣的生理活性，特別是以鹵素為特征的萜類、脂肪族化合物、含硫和含氮類化合物以及甾醇類化合物等都表現出顯著的抗菌及抗心血管疾病的作用。高分子多糖，如醇脂、褐藻膠和卡拉膠，也是由海藻中制得，在工業及醫藥上具有重要應用價值。

從海洋數千種有毒生物中提取出的強效生理活性成分（如河豚毒素）是大自然賜予人類的寶貴財富。研究發現，在海洋動物的提取物中約10%有抗P388淋巴細胞白血病和KB細胞的作用；而約3.5%的海洋植物提取物具有抗腫瘤或細胞毒性作用。美國研究人員在400多種海洋天然產物中，發現了100種具有生物、藥理活性的化合物。