Keberadaan fitoplankton di ekosistem perairan Muara Badak memiliki peranan penting karena fitoplankton memiliki pigmen klorofil yang dapat berfotosintesis.Terjadinya pencampuran air tawar dengan air laut menyebabkan perairan estuari mengalami fluktuasi fisika dan kimia air yang berpengaruh terhadap jumlah spesies plankton yang berada di perairan estuari. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hubungan kelimpahan fitoplankton dengan kandungan klorofil a di perairan pesisir Muara Badak, Kalimantan Timur. Pengambilan sampel pada bulan September 2021 dengan 6 stasiun penelitian dengan kondisi surut hingga menuju pasang. Analisis fitoplankton menggunakan mikroskop dilakukan menurut Hartoko dan perhitungan individu fitoplankton dilakukan sesuai dengan APHA. Sementara itu, pengukuran klorofil a dilakukan menggunakan spektrofotometer dengan metode SNI 06-4157-1996. Analisis hubungan kelimpahan fitoplankton dan klorofila pada enam lokasi penelitian diuji menggunakan uji korelasi Spearman dengan software SPSS 26. Parameter kualitas air sebagai faktor pendukung meliputi salinitas, pH, suhu, oksigen terlarut (DO), kecerahan dan arus. Hasil identifikasi fitoplankton menunjukkan bahwa terdapat 24 spesies di lokasi penelitian yang terbagi dalam empat kelas yaitu Bacillarophyceae (16 genus), Dinophyceae (5 genus), Cyanophyceace (2 genus), dan Euglenophyceae (1 genus). Nilai kelimpahan fitoplankton di lokasi penelitian berada pada kisaran 293 ind/L – 6.666 ind/L. Kelimpahan fitoplanton tertinggi ditemukan di Stasiun VI dan yang terendah di Stasiun IV. Jenis fitoplankton yang memiliki kelimpahan tertinggi Dithylum sp. 2.280 ind/L, Coscinodiscus sp. 2.200 ind/L, Ceratium sp. 2.067 ind/L, Dinophysis sp. 813 ind/L. Nilai konsentrasi klorofil-a pada kisaran 0,001 mg/m3 - 0,034 mg/m3. Uji korelasi Spearman menunjukkan hubungan yang kuat dengan nilai (ρ) 0,753.