Las hierbas marinas son plantas adaptadas al entorno marino que habitan en aguas costeras poco profundas, donde pueden estar expuestas a la luz solar directa durante las mareas bajas. Estas plantas tienen mecanismos de fotoprotección, que podrían incluir el uso de metabolitos secundarios fenólicos. En este estudio, se han analizado el ácido rosmarínico (AR) y los flavonoides de la Bahía de Cádiz (España), primero para definir condiciones adecuadas de las hojas (es decir, frescas, secas o congeladas) para el análisis cuantitativo, y luego para explorar la posible correlación entre el perfil fenólico de las hojas y la exposición a la luz solar utilizando un enfoque experimental in situ. En comparación con las hojas frescas, los contenidos de AR y flavonoides fueron significativamente más bajos en hojas secas al aire y liofilizadas. La congelación causó efectos altamente variables en el AR y no afectó los niveles de flavonoides. Por otro lado, el contenido de AR fue significativamente mayor en plantas que emergieron durante las mareas bajas que en plantas permanentemente sumergidas, mientras que las plantas debajo de un filtro UV artificial experimentaron una reducción progresiva en el contenido de AR. Sin embargo, los principales flavonoides no mostraron una respuesta clara a la exposición a la luz solar y no respondieron a la disminución de la incidencia de UV. Los resultados mostraron una correlación positiva del AR con la luz solar directa y la exposición UV de las hojas, sugiriendo que este compuesto contribuye a la fotoprotección.