Os satélites e as aeronaves podem medir as propriedades do oceano à distância, detetando a radiação eletromagnética refletida, emitida ou retroespalhada. Este conjunto de técnicas é conhecido como deteção remota. Proporciona a cobertura sinóptica e repetida que as observações in situ, por si só, não conseguem alcançar.

Os sensores de cor do oceano estimam a clorofila e outros constituintes; os radiómetros de infravermelhos e de micro-ondas medem a temperatura da superfície do mar; os altímetros medem a altura da superfície do mar e inferem as correntes e a altura das ondas; os dispersómetros medem a velocidade e a direção do vento. O radar de abertura sintética deteta rugosidade da superfície, manchas de óleo e gelo marinho. Cada tipo de sensor possui resolução, precisão e suscetibilidade a nuvens ou outras interferências características.

A deteção remota transformou a oceanografia ao revelar padrões à escala da bacia e tendências de longo prazo. Requer uma calibração cuidadosa com dados in situ e algoritmos sofisticados para converter a radiação em variáveis ​​geofísicas. Combinado com modelos e plataformas autónomas, a deteção remota por satélite constitui a espinha dorsal da observação oceânica moderna.

Uma única passagem de satélite pode mapear as condições em toda uma bacia oceânica em poucos minutos.