De studie van de fysische eigenschappen van de oceaan en de processen die de beweging ervan bepalen, wordt fysische oceanografie genoemd. Het omvat stromingen, golven, getijden, turbulentie, de verdeling van temperatuur en zoutgehalte, en de uitwisseling van warmte en momentum met de atmosfeer.

Fysische oceanografen gebruiken een combinatie van theorie, observaties en numerieke modellen. Observaties zijn afkomstig van satellieten, Argo-boeien, meetboeien, onderzoeksschepen en kustradars. De doelstellingen omvatten het begrijpen van de factoren die de oceaanstromingen bepalen, hoe warmte naar de poolgebieden wordt getransporteerd, hoe menging plaatsvindt over dichtheidsoppervlakken en hoe de oceaan zal reageren op een veranderend klimaat.

Bevindingen uit de fysische oceanografie vormen de basis voor weers- en klimaatvoorspellingen, zoek- en reddingsoperaties en het ontwerp van offshore-constructies. De discipline is nauw verbonden met de atmosferische wetenschappen, omdat de oceaan en de atmosfeer een gekoppeld systeem vormen. Vooruitgang in computertechnologie en autonome observatie heeft de vooruitgang versneld, maar fundamentele vragen over menging, kleinschalige processen en voorspelbaarheid op lange termijn blijven actuele onderzoeksthema's.

Een goed gedefinieerd beeld van de fysieke oceaan vormt de basis waarop chemisch en biologisch inzicht is gebouwd.