Studiet av havets fysiske egenskaper og prosessene som styrer dets bevegelse er fysisk oseanografi. Det omfatter strømmer, bølger, tidevann, turbulens, fordeling av temperatur og saltinnhold, og utveksling av varme og momentum med atmosfæren.

Fysiske oseanografer bruker en blanding av teori, observasjoner og numeriske modeller. Observasjonene kommer fra satellitter, Argo-flåter, fortøyninger, forskningsskip og kystradarer. Målene inkluderer å forstå hva som bestemmer havets sirkulasjon, hvordan varme transporteres mot polene, hvordan blanding skjer på tvers av tetthetsoverflater, og hvordan havet vil reagere på et klima i endring.

Funn fra fysisk oseanografi ligger til grunn for vær- og klimaprediksjon, søk- og redningsoperasjoner og design av offshore-strukturer. Disiplinen har nære bånd til atmosfærisk vitenskap, fordi havet og atmosfæren danner et koblet system. Fremskritt innen databehandling og autonom observasjon har akselerert fremgangen, men grunnleggende spørsmål om blanding, småskala prosesser og langsiktig forutsigbarhet er fortsatt aktive forskningstemaer.

Et godt oppløst bilde av det fysiske havet er grunnlaget som kjemisk og biologisk forståelse bygger på.