De wetenschappelijke studie van de oceanen, onderverdeeld in de mariene biologie (het leven in de oceanen), en  de mariene chemie en geochemie (de studie van de kringloop van koolstof en andere chemische componenten in het zeewater) en de fysische oceanografie. De fysische oceanografie bestudeert uitsluitend de natuurkundige eigenschappen van de oceanen, zoals bijvoorbeeld zeestromen, de rol van de oceanen voor het klimaat en klimaatverandering,  de interactie met de atmosfeer, zeespiegelstijging, El Niño, getijden, golven en golfvoorspellingen en stormvloeden. 

Het KNMI houdt zich als sinds zijn oprichting in 1854 bezig met "meteorologisch onderzoek der oceanen". Oud-directeur Buys Ballot heeft een belangrijke rol gespeeld bij het wereldwijd standaardiseren van routinematige maritiem meteorologische en oceanografische waarnemingen die werden uitgevoerd op koopvaardij- en marineschepen. De afdeling Maritieme Meteorologie en Oceanografie uit de beginjaren groeide in de jaren 70 uit tot een fysisch oceanografische onderzoeksafdeling die zich bezig houdt met bovengenoemde onderwerpen.