Air laut jauh lebih dari sekadar garam dan air. Ahli oseanografi kimia mempelajari keseluruhan unsur terlarut, gas, senyawa organik, dan partikel, serta proses yang mengendalikan distribusi dan transformasinya.

Topik utama meliputi sistem karbonat dan pengasaman laut, siklus nutrisi yang membatasi produksi primer, ketersediaan logam jejak, dan nasib polutan. Metode analitik berkisar dari titrasi dan spektrofotometri di atas kapal hingga spektrometri massa dan platform otonom yang dilengkapi sensor. Data tersebut mengungkapkan bagaimana biologi, sirkulasi, dan masukan manusia berinteraksi untuk membentuk kimia laut.

Oseanografi kimia memberikan batasan penting bagi model iklim dan untuk memahami kondisi laut masa lalu yang tercatat dalam sedimen dan karang. Ia juga memberikan informasi untuk pengelolaan kualitas air pesisir dan penilaian kontaminan baru seperti mikroplastik dan obat-obatan. Kolaborasi dengan ahli biologi, fisikawan, dan geolog merupakan hal yang rutin karena pola kimia memengaruhi dan mencerminkan proses fisik dan biologis.

Satu sampel air dapat menghasilkan puluhan pengukuran kimia yang bersama-sama menceritakan kisah rinci tentang sejarahnya.