تُعرف برامج الحاسوب التي تحل معادلات حركة السوائل والديناميكا الحرارية للمحيطات بنماذج المحيطات. وتتراوح هذه النماذج من نماذج العمليات المثالية إلى نماذج الدوران العام العالمي التي تقترن بالغلاف الجوي والجليد لمحاكاة المناخ.

تقسم النماذج المحيط إلى شبكة ثلاثية الأبعاد وتتقدم زمنيًا، وتحسب السرعة ودرجة الحرارة والملوحة، وغالبًا المؤشرات البيوجيوكيميائية. تحدد الدقة السمات التي يمكن تمثيلها بشكل صريح؛ فالدوامات، على سبيل المثال، تتطلب تباعدًا شبكيًا يبلغ حوالي 10 كيلومترات أو أدق. أما العمليات دون الشبكية، مثل الاختلاط، فتُحدد معاييرها.

تُستخدم نماذج المحيطات لتفسير الملاحظات، واختبار الفرضيات، والتنبؤ بالظروف الموسمية، وتوقع استجابة المحيط لتأثيرات غازات الاحتباس الحراري. ويتم تقييمها بالاستناد إلى بيانات الأقمار الصناعية، وبيانات برنامج أرغو، وقياسات السفن. وقد جعل التحسين المستمر في الدقة، والفيزياء، واستيعاب البيانات، من هذه النماذج أدوات لا غنى عنها في كل من البحث العلمي وعلم المحيطات التطبيقي.

لا يزال تشغيل نموذج عالمي بدقة عالية يتطلب موارد حاسوبية فائقة كبيرة وتحققًا دقيقًا.