تستطيع الأقمار الصناعية والطائرات قياس خصائص المحيطات عن بُعد من خلال رصد الإشعاع الكهرومغناطيسي المنعكس أو المنبعث أو المتناثر. تُعرف هذه المجموعة من التقنيات بالاستشعار عن بُعد، وهي توفر تغطية شاملة ومتكررة لا يمكن تحقيقها من خلال الملاحظات الميدانية وحدها.

تُستخدم أجهزة استشعار لون المحيط لتقدير الكلوروفيل ومكونات أخرى؛ بينما تقيس أجهزة قياس الإشعاع بالأشعة تحت الحمراء والميكروويف درجة حرارة سطح البحر؛ وتقيس أجهزة قياس الارتفاع ارتفاع سطح البحر وتستنتج التيارات وارتفاع الأمواج؛ وتقيس أجهزة قياس التشتت سرعة الرياح واتجاهها. ويكشف رادار الفتحة التركيبية عن خشونة السطح وبقع الزيت والجليد البحري. ولكل نوع من أنواع أجهزة الاستشعار خصائص مميزة من حيث الدقة والوضوح والتأثر بالغيوم أو غيرها من التشويش.

أحدث الاستشعار عن بُعد ثورة في علم المحيطات من خلال الكشف عن أنماط على مستوى الأحواض واتجاهات طويلة الأجل. ويتطلب ذلك معايرة دقيقة باستخدام البيانات الميدانية وخوارزميات متطورة لتحويل الإشعاعات إلى متغيرات جيوفيزيائية. وبالتكامل مع النماذج والمنصات المستقلة، يُشكل الاستشعار عن بُعد بالأقمار الصناعية الركيزة الأساسية لرصد المحيطات الحديث.

يمكن لمسح واحد عبر الأقمار الصناعية أن يرسم خريطة للظروف عبر حوض محيطي كامل في دقائق.