Os programas de computador que resolvem as equações do movimento dos fluidos e da termodinâmica oceânica são conhecidos como modelos oceânicos. Vão desde modelos de processos idealizados a modelos de circulação geral global que se acoplam à atmosfera e ao gelo para simulação climática.

Os modelos dividem o oceano numa grelha tridimensional e avançam no tempo, calculando a velocidade, a temperatura, a salinidade e, frequentemente, os traçadores biogeoquímicos. A resolução determina quais as características que podem ser representadas explicitamente; vórtices, por exemplo, requerem um espaçamento de grelha de aproximadamente 10 quilómetros ou menos. Os processos em subescala, como a mistura, são parametrizados.

Os modelos oceânicos são utilizados para interpretar observações, testar hipóteses, prever condições sazonais e projetar a resposta do oceano ao forçamento por gases com efeito de estufa. São avaliados em comparação com dados de satélite, perfis Argo e medições de navios. A melhoria contínua na resolução, na física e na assimilação de dados tornou os modelos ferramentas indispensáveis ​​tanto na investigação como na oceanografia operacional.

Um modelo global executado em alta resolução requer ainda grandes capacidades de supercomputação e uma validação cuidadosa.