Τα προγράμματα υπολογιστών που επιλύουν τις εξισώσεις της κίνησης των ρευστών και της θερμοδυναμικής για τον ωκεανό είναι γνωστά ως ωκεάνια μοντέλα. Κυμαίνονται από ιδανικά μοντέλα διεργασιών έως μοντέλα γενικής παγκόσμιας κυκλοφορίας που συνδυάζονται με την ατμόσφαιρα και τον πάγο για προσομοίωση του κλίματος.

Τα μοντέλα διαιρούν τον ωκεανό σε ένα τρισδιάστατο πλέγμα και προχωρούν μπροστά στο χρόνο, υπολογίζοντας την ταχύτητα, τη θερμοκρασία, την αλατότητα και συχνά βιογεωχημικούς ιχνηθέτες. Η ανάλυση καθορίζει ποια χαρακτηριστικά μπορούν να αναπαρασταθούν ρητά. Οι δίνες, για παράδειγμα, απαιτούν απόσταση πλέγματος περίπου 10 χιλιομέτρων ή μικρότερη. Οι διαδικασίες σε κλίμακα υποπλέγματος, όπως η ανάμειξη, παραμετροποιούνται.

Τα ωκεάνια μοντέλα χρησιμοποιούνται για την ερμηνεία παρατηρήσεων, τον έλεγχο υποθέσεων, την πρόβλεψη εποχικών συνθηκών και την προβολή της αντίδρασης του ωκεανού στην επίδραση αερίων του θερμοκηπίου. Αξιολογούνται σε σχέση με δορυφορικά δεδομένα, προφίλ Argo και μετρήσεις πλοίων. Η συνεχής βελτίωση στην ανάλυση, τη φυσική και την αφομοίωση δεδομένων έχει καταστήσει τα μοντέλα απαραίτητα εργαλεία τόσο στην έρευνα όσο και στην επιχειρησιακή ωκεανογραφία.

Ένα παγκόσμιο μοντέλο που λειτουργεί σε υψηλή ανάλυση εξακολουθεί να απαιτεί σημαντικούς υπερυπολογιστικούς πόρους και προσεκτική επικύρωση.