La bioluminescence est la production et l'émission de lumière par un organisme vivant résultant d'une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie chimique est convertie en énergie lumineuse. Le mot a pour origine le terme grec bios signifiant vie et le terme latin lumen, lumière.

La bioluminescence est une forme de luminescence, lumière dite froide car moins de 20% de la lumière génère de la chaleur. Elle ne doit pas être confondu avec la fluorescence, la phosphorescence ou de la lumière réfractée.

La bioluminescence peut être générée par des organismes symbiotiques hébergés au sein d'un organisme plus grand. Le composé chimique à l'origine de la luminescence est la luciférine. Celle-ci émet de la lumière en s'oxydant grâce à l'intervention de la luciférase, une enzyme. La réaction chimique peut avoir lieu à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule. Chez les bactéries, l'expression des gènes liés à la bioluminescence est contrôlé par un opéron appelé lux operon.

La bioluminescence a pour fonction le camouflage, l’attraction, la répulsion et la communication. À la surface on ne distingue pas les lucioles ou autres ver luisants, mais quand vient la nuit, leurs lumières scintillent telles des étoiles dans le ciel de nuit. Les prédateurs dupent leur proie leur faisant croire que leur large corps n’est autre qu’un banc de poissons. D’autre part certains bancs de poissons on été vus changeant de couleur pour communiquer les changements de direction ou le danger. Pour se défendre, une créature traquée fera briller de petites lumières comme des yeux pour décourager son prédateur. Certaines couleurs ou motif dénotent la saison des amours.

Même si la plupart des motifs et luminescence sont plus généralement primitifs, le corps de certaines créatures sont décorées de couleurs vibrantes. La coquille du Nautile est décorées de bandes et points marron et rouges. Le Vampire des enfers, (Vampyroteuthis infernalis), a un corps d’un rouge vibrant, et fait briller des lumières bleues au bout de ses tentacules pour désorienter ses prédateurs ou attirer ses proies

Quand il rencontre une proie, les photophores du vampire change selon sa posture, produisant d’une certaine facon, un effet hypnotique.