La densité de l'eau de mer correspond à la masse contenue dans un volume unitaire et dépend principalement de la température et de la salinité, la pression ayant une influence moindre. L'eau froide et salée est plus dense que l'eau chaude et douce. Même de faibles différences de densité, de l'ordre de quelques dixièmes de kilogramme par mètre cube, suffisent à engendrer la circulation océanique à grande échelle.

Les océanographes calculent la densité à partir de mesures précises de température, de salinité et de pression, en utilisant des équations d'état internationalement reconnues. Les surfaces de densité, plutôt que les surfaces de profondeur, constituent le cadre naturel pour comprendre le mouvement et le mélange des masses d'eau. La stratification verticale de la densité détermine la facilité avec laquelle la colonne d'eau peut être mélangée par les vents ou les ondes internes.

Dans les régions polaires, le refroidissement et la formation de glace augmentent la densité jusqu'à ce que l'eau plonge. Dans les zones subtropicales, l'évaporation accroît la salinité et la densité en surface. Ces variations régionales de densité alimentent la circulation thermohaline globale. Une détermination précise de la densité est donc essentielle aux études d'observation et de modélisation des océans.

Une différence de densité d'à peine une partie sur mille peut séparer des masses d'eau distinctes qui restent séparées pendant des décennies.