Satelit dan pesawat terbang dapat mengukur sifat-sifat laut dari jarak jauh dengan mendeteksi radiasi elektromagnetik yang dipantulkan, dipancarkan, atau dihamburkan balik. Serangkaian teknik ini disebut penginderaan jauh. Teknik ini memberikan cakupan sinoptik dan berulang yang tidak dapat dicapai hanya dengan pengamatan di tempat.

Sensor warna laut memperkirakan klorofil dan komponen lainnya; radiometer inframerah dan gelombang mikro mengukur suhu permukaan laut; altimeter mengukur ketinggian permukaan laut dan memperkirakan arus serta tinggi gelombang; scatterometer mengukur kecepatan dan arah angin. Radar apertur sintetis mendeteksi kekasaran permukaan, tumpahan minyak, dan es laut. Setiap jenis sensor memiliki resolusi, akurasi, dan kerentanan terhadap awan atau gangguan lainnya yang khas.

Penginderaan jauh telah mengubah oseanografi dengan mengungkap pola skala cekungan dan tren jangka panjang. Hal ini membutuhkan kalibrasi yang cermat terhadap data in-situ dan algoritma canggih untuk mengubah radiasi menjadi variabel geofisika. Dikombinasikan dengan model dan platform otonom, penginderaan jauh satelit membentuk tulang punggung pengamatan laut modern.

Satu kali lintasan satelit dapat memetakan kondisi di seluruh cekungan samudra dalam hitungan menit.