إن مياه البحر أكثر بكثير من مجرد ملح وماء. يدرس علماء المحيطات الكيميائيون المجموعة الكاملة من العناصر المذابة والغازات والمركبات العضوية والجسيمات، والعمليات التي تتحكم في توزيعها وتحولاتها.

تشمل المواضيع الرئيسية نظام الكربونات وتحمض المحيطات، ودورات المغذيات التي تحد من الإنتاج الأولي، وتوافر المعادن النزرة، ومصير الملوثات. وتتراوح أساليب التحليل من المعايرة والقياس الطيفي على متن السفن إلى قياس الطيف الكتلي والمنصات المستقلة المجهزة بأجهزة استشعار. وتكشف البيانات كيف تتفاعل العوامل البيولوجية والدوران والتدخلات البشرية لتشكيل كيمياء المحيطات.

يُوفّر علم المحيطات الكيميائي بيانات أساسية لنماذج المناخ، ويُساعد في فهم ظروف المحيطات الماضية المُسجّلة في الرواسب والشعاب المرجانية. كما يُسهم في إدارة جودة المياه الساحلية وتقييم الملوثات الناشئة، مثل الجزيئات البلاستيكية الدقيقة والمستحضرات الصيدلانية. ويُعدّ التعاون مع علماء الأحياء والفيزياء والجيولوجيا أمرًا روتينيًا، لأنّ الأنماط الكيميائية تُؤثّر في العمليات الفيزيائية والبيولوجية وتعكسها في الوقت نفسه.

يمكن لعينة مياه واحدة أن تعطي عشرات القياسات الكيميائية التي تروي مجتمعة قصة مفصلة عن تاريخها.