Satelliten und Flugzeuge können die Eigenschaften der Ozeane aus der Ferne messen, indem sie reflektierte, emittierte oder rückgestreute elektromagnetische Strahlung erfassen. Diese Kombination von Techniken wird als Fernerkundung bezeichnet. Sie ermöglicht eine umfassende, wiederholte Datenerfassung, die mit reinen In-situ-Beobachtungen nicht erreicht werden kann.

Ozeanfarbsensoren schätzen Chlorophyll und andere Bestandteile; Infrarot- und Mikrowellenradiometer messen die Meeresoberflächentemperatur; Altimeter messen die Meereshöhe und leiten daraus Strömungen und Wellenhöhe ab; Streuungsmesser messen Windgeschwindigkeit und -richtung. Synthetisches Aperturradar (SAR) erkennt Oberflächenrauigkeit, Ölteppiche und Meereis. Jeder Sensortyp hat eine charakteristische Auflösung, Genauigkeit und Anfälligkeit für Wolken oder andere Störungen.

Die Fernerkundung hat die Ozeanographie revolutioniert, indem sie großräumige Muster und langfristige Trends aufdeckt. Sie erfordert eine sorgfältige Kalibrierung anhand von In-situ-Daten und ausgefeilte Algorithmen zur Umrechnung von Strahlungsintensitäten in geophysikalische Variablen. In Kombination mit Modellen und autonomen Plattformen bildet die Satellitenfernerkundung das Rückgrat der modernen Meeresbeobachtung.

Ein einziger Satellitenüberflug kann die Bedingungen in einem gesamten Ozeanbecken innerhalb weniger Minuten kartieren.