Los satélites y las aeronaves pueden medir las propiedades del océano a distancia mediante la detección de la radiación electromagnética reflejada, emitida o retrodispersada. Este conjunto de técnicas se denomina teledetección y proporciona una cobertura sinóptica y repetida que las observaciones in situ por sí solas no pueden lograr.

Los sensores de color del océano estiman la clorofila y otros componentes; los radiómetros infrarrojos y de microondas miden la temperatura de la superficie del mar; los altímetros miden la altura de la superficie del mar e infieren las corrientes y la altura de las olas; los dispersómetros miden la velocidad y la dirección del viento. El radar de apertura sintética detecta la rugosidad de la superficie, las manchas de petróleo y el hielo marino. Cada tipo de sensor tiene una resolución, precisión y susceptibilidad a las nubes u otras interferencias características.

La teledetección ha transformado la oceanografía al revelar patrones a escala de cuenca y tendencias a largo plazo. Requiere una calibración precisa con datos in situ y algoritmos sofisticados para convertir las radiancias en variables geofísicas. Combinada con modelos y plataformas autónomas, la teledetección satelital constituye la base de la observación oceánica moderna.

Un solo paso de satélite puede cartografiar las condiciones de toda una cuenca oceánica en cuestión de minutos.