Sateliții și aeronavele pot măsura proprietățile oceanului de la distanță prin detectarea radiației electromagnetice reflectate, emise sau retrodifuzate. Această suită de tehnici se numește teledetecție. Aceasta oferă o acoperire sinoptică, repetată, pe care observațiile in situ nu o pot realiza singure.

Senzorii de culoare a oceanului estimează clorofila și alți constituenți; radiometrele cu infraroșu și microunde măsoară temperatura suprafeței mării; altimetrele măsoară înălțimea suprafeței mării și deduc curenții și înălțimea valurilor; scatterometrile măsoară viteza și direcția vântului. Radarul cu apertură sintetică detectează rugozitatea suprafeței, petele de petrol și gheața marină. Fiecare tip de senzor are o rezoluție, o precizie și o susceptibilitate caracteristice la nori sau alte interferențe.

Teledetecția a transformat oceanografia prin dezvăluirea modelelor la scară de bazin și a tendințelor pe termen lung. Aceasta necesită o calibrare atentă în funcție de date in situ și algoritmi sofisticați pentru a converti radianțele în variabile geofizice. Combinată cu modele și platforme autonome, teledetecția prin satelit formează coloana vertebrală a observării oceanice moderne.

O singură trecere prin satelit poate cartografia condițiile dintr-un întreg bazin oceanic în câteva minute.