उपग्रह और विमान परावर्तित, उत्सर्जित या वापस बिखरी हुई विद्युत चुम्बकीय विकिरण का पता लगाकर दूर से ही महासागर के गुणों को माप सकते हैं। तकनीकों के इस समूह को रिमोट सेंसिंग कहा जाता है। यह व्यापक और बार-बार होने वाला अवलोकन प्रदान करता है, जो केवल प्रत्यक्ष अवलोकन से संभव नहीं है।

महासागरीय रंग संवेदक क्लोरोफिल और अन्य घटकों का अनुमान लगाते हैं; अवरक्त और माइक्रोवेव रेडियोमीटर समुद्र की सतह का तापमान मापते हैं; अल्टीमीटर समुद्र की सतह की ऊंचाई मापते हैं और धाराओं तथा तरंग की ऊंचाई का अनुमान लगाते हैं; स्कैटरमीटर हवा की गति और दिशा मापते हैं। सिंथेटिक एपर्चर रडार सतह की खुरदरापन, तेल रिसाव और समुद्री बर्फ का पता लगाता है। प्रत्येक संवेदक प्रकार की अपनी विशिष्ट रिज़ॉल्यूशन, सटीकता और बादलों या अन्य अवरोधों के प्रति संवेदनशीलता होती है।

रिमोट सेंसिंग ने बेसिन-स्तरीय पैटर्न और दीर्घकालिक रुझानों को उजागर करके समुद्र विज्ञान में क्रांति ला दी है। इसके लिए इन-सीटू डेटा के साथ सावधानीपूर्वक अंशांकन और रेडियंस को भूभौतिकीय चर में परिवर्तित करने के लिए परिष्कृत एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है। मॉडल और स्वायत्त प्लेटफार्मों के साथ मिलकर, उपग्रह रिमोट सेंसिंग आधुनिक महासागर अवलोकन की रीढ़ की हड्डी है।

एक ही उपग्रह के गुजरने से कुछ ही मिनटों में पूरे महासागरीय बेसिन की स्थितियों का मानचित्रण किया जा सकता है।