A műholdak és a repülőgépek távolról is képesek mérni az óceánok tulajdonságait a visszavert, kibocsátott vagy visszaszórt elektromágneses sugárzás detektálásával. Ez a technikacsomag a távérzékelés. Olyan szinoptikus, ismételt lefedettséget biztosít, amelyet a helyszíni megfigyelések önmagukban nem tudnak elérni.

Az óceán színérzékelői a klorofill és más összetevők mennyiségét mérik; az infravörös és mikrohullámú radiométerek a tengerfelszín hőmérsékletét mérik; a magasságmérők a tengerfelszín magasságát mérik, és ebből következtetnek az áramlatokra és a hullámmagasságra; a szóródásmérők a szél sebességét és irányát mérik. A szintetikus apertúrájú radar a felszíni egyenetlenségeket, olajfoltokat és tengeri jeget érzékeli. Minden érzékelőtípus jellegzetes felbontással, pontossággal és a felhőkkel vagy más interferenciával szembeni érzékenységgel rendelkezik.

A távérzékelés átalakította az oceanográfiát azáltal, hogy feltárta a medenceszintű mintázatokat és a hosszú távú trendeket. Gondos kalibrációt igényel a helyszíni adatokkal szemben, és kifinomult algoritmusokat a sugárzások geofizikai változókká alakításához. A modellekkel és az autonóm platformokkal kombinálva a műholdas távérzékelés alkotja a modern óceánmegfigyelés gerincét.

Egyetlen műholdfelvétel percek alatt feltérképezheti egy egész óceáni medence állapotát.