Спутники и летательные аппараты могут измерять свойства океана на расстоянии, регистрируя отраженное, испускаемое или рассеянное электромагнитное излучение. Этот комплекс методов называется дистанционным зондированием. Он обеспечивает синоптический, многократный охват, недостижимый при использовании одних только наблюдений на месте.

Датчики цвета океана позволяют оценить содержание хлорофилла и других компонентов; инфракрасные и микроволновые радиометры измеряют температуру поверхности моря; альтиметры измеряют высоту поверхности моря и позволяют определить течения и высоту волн; скаттерометры измеряют скорость и направление ветра. Радиолокаторы с синтезированной апертурой обнаруживают шероховатость поверхности, нефтяные пятна и морской лед. Каждый тип датчика имеет характерное разрешение, точность и восприимчивость к облакам или другим помехам.

Дистанционное зондирование преобразило океанографию, выявив закономерности в масштабах бассейнов и долгосрочные тенденции. Оно требует тщательной калибровки по данным, полученным на месте, и сложных алгоритмов для преобразования излучения в геофизические переменные. В сочетании с моделями и автономными платформами спутниковое дистанционное зондирование составляет основу современных наблюдений за океаном.

Один пролёт спутника позволяет за считанные минуты составить карту условий на всей территории океанического бассейна.