식물성 플랑크톤(植物性–, 영어: phytoplankton)은 플랑크톤 부류 중 광합성을 통해 스스로 유기물을 생산하는 자가영양생물(독립영양생물)을 지칭하는 용어이다. 'phytoplankton'이라는 영어 명칭은 '식물'을 뜻하는 그리스어 φυτόν(파이튼)과 '부유 물질'을 뜻하는 그리스어 πλαγκτός(플랑크토스)에서 유래하였다.
식물성 플랑크톤은 육상의 식물과 마찬가지로 광합성을 통해 에너지를 얻으며, 이 과정에서 이산화탄소를 흡수하고 산소를 방출한다. 이 때문에 햇빛이 도달하는 바다와 호수의 표층(유광층, 수광대)에 주로 서식한다. 전 세계 식물 바이오매스의 약 1%에 불과하지만, 지구 전체 광합성 활동의 약 절반과 산소 생산량의 최소 절반을 차지하는 것으로 추정된다.
식물성 플랑크톤은 해양 및 담수 먹이 그물의 기초를 형성하며, 지구 탄소 순환의 핵심 요소이다. 주요 구성 그룹으로는 규조류(돌말류), 남세균(시아노박테리아), 와편모충류, 녹조류, 석회비늘편모류(코콜리토포어) 등이 있다. 대부분의 식물성 플랑크톤은 단세포 미생물로 맨눈으로 관찰하기 어려우나, 대량으로 번성할 경우 엽록소 등의 색소로 인해 수면이 녹색 또는 적갈색으로 변하는 현상(적조 등)이 나타나기도 한다.
식물성 플랑크톤은 해양 생태계의 1차 생산자로서 동물성 플랑크톤, 어류, 고래 등 상위 소비자들의 먹이원이 되며, 기후 변화와 해양 환경 변동에 민감하게 반응하는 지표 생물로도 연구되고 있다.
