Servint-se de la física, la geologia, la biologia, la química i les matemàtiques, darrerament ha evolucionat espectacularment gràcies als nous mitjans tècnics d’exploració de les profunditats, sobretot d’ençà de la utilització de la sonda acústica (1918) i dels instruments de mesurament i materials precisos (ecosondes, fotografia submarina, reflexió sísmica, escafandres, etc.) dels vaixells oceanogràfics (1940) i dels batiscafs (batiscaf), que permeten una exploració racional de les mars. En aquest sentit, l’oceanografia s’obre a noves dimensions, fonamentals per al futur de la humanitat. Potencialment les mars són més productives que la terra, malgrat que hom només n'exploti tot just l’u o el dos per cent. Poden aportar la solució al problema mineralògic: extenses regions de l’oceà són cobertes de nòduls que contenen el 25% de manganès, el 15% de ferro i petites quantitats de cobalt, níquel i coure. Hom projecta també d’obtenir un rendiment energètic de les marees i de les diferències de temperatura entre les aigües superficials i les profundes.
Des del final del s. XX hi ha hagut una millora significativa de l’observació de l’oceà, amb la posada en funcionament definitiva de la xarxa de mesures Argo. Aquesta xarxa està composta per més de 3.000 boies perfiladores a la deriva, distribuïdes per tots els mars, que proporcionen regularment perfils verticals de temperatura i salinitat. A més, el llançament de nous satèl·lits dotats d’altímetres com el Jason-2, així com l’aprovació del llançament de més altímetres els propers anys ( AltiKa, Jason-3, Sentinel-3), permeten garantir la continuïtat de les mesures altimètriques que han demostrat ésser un element clau per a l’oceanografia.
El 2010 la Comissió Oceanogràfica Intergovernamental (IOC), l’Associació Internacional per les Ciències Físiques dels Oceans (IAPSO) i el Comitè Científic d’Investigacions Oceàniques (SCOR) adoptaren una nova equació d’estat per l’aigua de mar anomenada TEOS-10 que substitueix l’antiga equació d’estat EOS-80, en vigor durant els darrers trenta anys. Aquesta nova equació d’estat, basada en una estimació empírica de la funció de Gibbs, té en compte explícitament les variacions en la seva composició química i proporciona una formulació coherent de totes les seves variables termodinàmiques, atès que aquestes es poden derivar matemàticament de la funció de Gibbs. L’adopció d’aquesta nova equació d’estat ha comportat la substitució de la salinitat pràctica per la salinitat absoluta com a mesura de la quantitat de sal de l’oceà, ja que aquesta és la variable que influeix directament en la densitat. Tot i així, la salinitat pràctica es manté com la variable que es guarda a les bases de dades oceanogràfiques. D’altra banda, amb el llançament de l’SMOS, primer, i el de l’Aquarius, després, s’ha pogut mesurar per primera vegada la salinitat dels oceans des de l’espai. Al desembre del 2010 el Sea-viewing Wide Field of View Sensor (SeaWiFS) deixà de funcionar després de més de deu anys. Durant aquest temps ha proporcionat una gran quantitat de dades que han permès comprendre millor els ecosistemes marins.