卫星和飞机可以通过探测反射、发射或后向散射的电磁辐射，从远处测量海洋特性。这一系列技术被称为遥感。它提供了仅靠现场观测无法实现的同步、重复覆盖。

海洋水色传感器用于估算叶绿素和其他成分；红外和微波辐射计用于测量海面温度；高度计用于测量海面高度并推断海流和波高；散射计用于测量风速和风向。合成孔径雷达用于探测海面粗糙度、油膜和海冰。每种传感器都有其独特的分辨率、精度以及对云层或其他干扰的敏感性。

遥感技术通过揭示盆地尺度的格局和长期趋势，彻底改变了海洋学。它需要与现场数据进行精确校准，并运用复杂的算法将辐射亮度转换为地球物理变量。卫星遥感技术与模型和自主平台相结合，构成了现代海洋观测的基石。

单次卫星过境即可在几分钟内绘制出整个海洋盆地的状况图。