由于各地海水的温度、盐度不同，引起海水密度的差异，从而导致海水流动，这叫密度流。因密度小的海水体积大，海面升高；密度大的海水体积小，海面下降，所以它们之间的海面发生了倾斜，海水便要从密度小的地方流向密度大的地方。海水密度的大小，主要取决于海水温度的变化：水温高，密度小；水温低，密度大，导致海水的运动。风对海面的摩擦作用产生了风海流，这是海洋中比较主要的海流。南北半球盛行西风和信风形成了洋流。
潮流是月球和太阳的引潮力产生的海水运动，具有与潮位涨落完全一致的变化周期。
由风力和密度差异而产生的洋流，使出发海区的海水减少而由相邻海区的海水来补充，这样形成的洋流，叫补偿流。
洋流蕴藏着巨大的能量，北半球太平洋西侧的黑潮暖流，流量相当于世界各河流总流量的20倍左右，能量蕴藏量为每年1700亿度电，北大西洋西侧的墨西哥湾暖流的热量，在1千米长的海岸线上就大约相当于6000万吨煤的热量。它的流量是全世界所有河流总流量的50倍左右，蕴藏能量达每年2190亿度电。中国洋流能量蕴藏量约5000万～1亿千瓦，仅舟山群岛海域蕴藏量为300万～400万千瓦。
洋流发电装置与风车、水车相似，所以洋流发电装置常被称为水下风车或潮流水车。轮叶式发电装置原理就是洋流推动轮叶，轮叶带动发电机发电。轮叶可以是螺旋桨式的或转轮式的。轮叶的转轴有与洋流平行的，也有与洋流垂直的。整个装置可以是固定的，也可以是锚系式的、全潜式的、半潜式的等等。
降落伞式装置设计独特，结构简单，造价低廉，不论流速大小均能顺利工作。整个装置由12个“降落伞”组成，它们串联在环形的铁链绳上。“降落伞”长约12米，每个“降落伞”之间相距约30米。当洋流方向顺着“降落伞”时，依靠洋流的力量撑开“降落伞”，并带动它们向前运动；当洋流方向逆着“降落伞”时，依靠洋流的力量收拢“降落伞”，结果铰链绳在撑开的“降落伞”的带动下，不断地转动着。铰链绳又带动安装在船上的绞盘转动，绞盘则带动发电机发电。
中国第一台钳系轮叶式发电装置1982年在舟山群岛的西垢门港海面试验成功。那里潮大流急。当试验船锚泊在那里放下螺旋桨水轮机后，随着潮流的运动，发出8千瓦的电力，目前我国正在设计大功率的洋流发电机组，使洋流的能量得到更充分的利用。
海水中所含的盐类物质数量很大，如果把世界上海水中的盐类物质都分离出来，堆积在印度半岛上，它的高度将超过世界第一高峰——珠穆朗玛峰。
世界大洋的平均盐度约为35‰，但是大洋各处并不一样。亚洲和非洲之间的红海海水的盐度高达40‰～43‰，为世界盐度最高的海区。波罗的海北部的波的尼亚湾，海水盐度只有3‰，成为世界海洋里海水盐度最低的海区。我国海区的海水盐度，由于河流入海很多，所以平均盐度只有32‰左右。
在河流入海处的淡水和海水交汇的地方，有显著的盐度差，海水盐度差能最丰富，可以开发利用；淡水和盐水之间与大气相似，也有一个倾斜的交界面，盐水密度大，沉在下面淡水密度小，浮在上面，产生渗透压，有时高达24个大气压，形成巨大的能量。有人做过测定，温度20℃时，盐度为35‰的标准海水与纯淡水之间的渗透压高达24.8个大气压，相当于250米海水柱高。我国陆地河川入海的径流量每年约2万亿～3万亿立方米估计盐度差能蕴藏量达1亿千瓦。其中长江珠江两条河流入海处蕴藏的盐度差能约占全国总量的一半以上。
渗透压发电站设置在河口附近与海水的交汇处，整个装置由拦水坝、水压塔、半透膜、水轮机、发电机、海水导出管、海水补充泵、淡水导出管等部分组成。将淡水和海水用半透膜隔开，淡水通过半透膜渗透到海水中，使海水在水压塔内升高到一定高度，由海水导出管流出，这样具有了一定势能的海水就推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电。
深海探索计划
海洋是怎样形成的？海水从何而来？又为什么会不停地运动？海底有没有古文明遗迹？神秘的复活节岛上的石雕群又是谁的杰作？这些对我们来说，既深奥又有趣。尽管海洋开发工程正以前所未有的速度向前发展，人们对海洋的认识也日益深化；但是旧的“谜”尚未解开，新的“谜”又接踵而来，由此吸引着人们不断去探索。
人类对海洋的认识，是在生活和生产实践过程中不断加深和提高的。在中国，早在战国时期的《邹子》一书载：“天地四方皆海水相通，地居其中，盖无几也。”这种世界海洋连成一片、“地居其中”、海外有洋的认识，虽然显得原始而朴素，却在一定程度上反映了客观现实。至唐代，古人已能顺利地东渡日本，开始了征服海洋的活动。“沧海桑田”，则是我国人民通过长期实践观察和调查总结而得出来的客观真理。宋代沈括观察到太行山北麓有蝇蚌与卵石构成的岩石，由此推断出这里曾是海滨，后来抬升成陆地，这是人类历史上关于海陆变迁的最早论述。元代学者陶宗仪在《掇耕录》中生动地记述了海底地展及其引起的海啸对海岸的侵袭。由此可见，我国古代对海洋的认识水平较西方国家高出许多。
在西方，对海洋的研究长期受宗教思想的禁锢。直到18世纪，随着生产力水平的发展及殖民扩张的需要，人们对海洋的认识才得以提高。在第二次世界大战前，人们在洋底开展了重力探测和海上人工地展活动，并创立了“海洋地质学”，着手对海洋进行系统的考察研究准备。战后，随着争夺海洋的深入，又开展了三次较大规模的国际性海洋勘查。调查采用了一系列先进的地球物理探测设备，获得了许多新成果，建立了有关海洋构造的新理论。
1925年4月～1927年7月，德国“流星”号远洋考查船进行了历时两年零三个月的南大西洋探险。这是继英国“挑战者”号探险之后的又一次划时代的探险，查清了大西洋的海况和气象。探险的计划者和领导者梅尔茨教授在调查途中病逝。船长斯皮斯接任队长，在调查末期，由柏林大学海洋研究所所长A·德范特教授指挥。“流星”号探险结束后，写出了16卷的探险报告，其中包括海底、海洋物理、化学、生物学、气象调查的各种准备及航海记录等。“流星”号第二次向北大西洋开航，弄清了极锋带的复杂海况。通过几个国家的反复的同步调查，清楚地绘制出墨西哥湾流的续流。“流星”号的考察活动引起广泛的关注。
1932年，一个名叫毕比的美国探险家决定亲自潜入深海。他乘坐的深潜器最深下潜到670米的深度，通过观察窗口看到海中漆黑一片，没有一丝光亮，这是人类在当时所潜入的最大深度。1934年，毕比又搭乘一艘经过现代化改装的全新深潜器，深潜到百慕大海中900米处。毕比看到一些鱼体透明如同只有一副骨架；一些鱼浑身由蓝黄两色条纹相间，一些身体发出绿色的荧光，一些则长着一双照明灯似的眼睛。这是人类第一次在这样的深度观察深海生物。在过去很长一段时间里，人们一直在探索最大的下潜深度。由于技术水平的限制，潜入深海始终只能停留在想象之中。毕比为人类开创了一个新世界。1947年7月4日，60岁的瑞典海洋学家彼得森亲自任团长，率领12名科学家乘“信天翁”号（1450吨）开始远洋考察。他们横渡大西洋，通过太平洋、印度洋的赤道海，经苏伊士运河进入地中海，于1948年10月3日返回瑞典。这次探险取得了丰硕的成果。他们最先发现使用变断面钢丝绳特殊绞车，能够探查最深的海渊。他们查清了大洋沉积物的厚度，在大西洋中央海岭和马德拉群岛之间发现了厚达4300米的沉积层。彼得森等利用放射性同位素求出了沉积物的生成年代，并推断出太平洋的沉积速度是每千年0.13厘米，而大西洋红粘土的沉积速度则为太平洋的10～20倍。此外，还测量了海底地温，观测了南北纬度20°以内的赤道海流系，研究了深海的光学性能。在混浊流、底水化学等方面也有新的发现。
1950年5月1日，英国的“挑战者”8号开始考察，由大西洋百慕大群岛、牙买加，经巴拿马到太平洋，沿途经过加拿大、夏威夷、阿留申、日本、阿默勒尔蒂群岛、新西兰、克马德克群岛、斐济群岛、瓦利斯群岛、印度洋，于1952年底回到英国。探险取得的成果有：①1951年6月14日，利用爆炸声源的回声测深法，测得马里亚纳海沟的最深处的深度为10863米，用采泥器从10504米深处采集了红粘土，创立了世界最深的采泥记录。通过测深，他们断定该海渊宽0.5海里，长20海里，是侧壁呈V字型的峡谷。②太平洋的底质构造与大西洋百慕大群岛一带不同，在玄武岩质的大洋基岩上，覆盖着厚度200米左右的沉积物。③在太平洋环礁上，海底600米以上为珊瑚岩等。“挑战者”8号的探险，促进了大洋地质学的发展。1950年以后，美国斯克里普斯海洋研究所和美国海军，利用“贝尔德”号、“地平线”号、“南船座”号等调查船联合进行了太平洋探险。探险中，意外地发现了大洋底凹凸不平，有许多海山特别是平顶海山和侵蚀到大陆架及大陆斜坡的海谷。1953年，在马尼拉召开了太平洋学术会议，会议根据彼得森等人的建议，决定创办国际深海海洋学专门杂志《深海研究》，由英国出版发行。“信天翁”号深海考察的成功以及它所取得的成果，推动了海洋科学的发展。
1953年7月～12月，“贝尔德”号在队长伍斯特的指挥下，横渡太平洋，抵达日本。“贝尔德”号具有最新的现代化设备，如电磁流速计、温深仪、自动盐度测定仪、2000米以内的深海拖网、5000米以内的深海底质采样器、活塞式岩心采样器等。在日本附近探索了日本海沟，彻底查清了拉马波海渊，在堪察加半岛南部和仙台东部近海发现了平顶海山，调查了赤潮和黑潮。这是一次有重要意义的考察，尤其是对洋平顶山的发现。“勇士”号是前苏联海洋研究所自1949年以后从事太平洋深海调查的最大的研究船，1959年以后，也在印度洋从事考察。“勇士”号调查船设有14个研究室，另有图书室、标本样品库，备存12台卷扬机，可抛锚至l万米深。航海周期一般是7个月左右，观测100～300个点。根据“勇士”号的测深结果，更正了远东近海和太平洋的水深图，并编入数个新发现的海渊和海沟。此外，还发现了一些破碎带、海底山脉、海山等。在马里亚纳海沟发现了世界最深的查林杰海渊（11034米），在千岛—勘察加海沟发现了最深部维提亚兹海渊（10382米）。还采集了40米长的海底柱状样品，根据分层研究了长达1000万年的地质年代史。根据各层所含的海产动植物的遗体、花粉、孢粉及火山灰等，判断出过去的气候变化、地理变化等。另外，他们还发现了深层水在不断地流动，并在1000～3000米的深度上，测量到了速度高达每秒30厘米的强大深层流，同时弄清了深海水强烈的垂直混合和数千米规模的浮游生物的垂直移动。调查结果表明，在大于1万米的海沟的最深处，也栖息着多种生物，并且发现了数百个新种。鱼类的最深种采自7580米，双壳贝的最深采集处为10300米。据此确定，含有特殊动物的超深海区的上限为6000米。这次考察是人类20世纪的一次重要的科学活动。
1960年国际大地测量和地球物理联合会（IUGG）大会提出了“上地幔计划”（UMP），1964年正式实施，并集中了世界各国强大的地质、地球物理和地球化学力量，进行了地质、地展、深钻、地磁、地热、地球化学、高压物理等各学科综合研究，对大陆和大洋的成因、地质运动的机制、大陆边缘地带和岛弧、全球断裂带等课题进行观测，其结果在一定程度上为“海底扩张说”、“板块构造学说”等新理论提供了依据。1960年1月，新年刚过，美国驱逐舰“莱伟斯”号缓缓驶离码头，向关岛以南的马里亚纳群岛驶去。1月23日上午8时，“莱伟斯”号驶到距关岛西南354千米的海面上时，测得此处的海沟深度为10058.4米。这个深度已接近以往测得的海沟最大深度。新型“的里雅斯特”号载人深潜器从“温达克”号海洋调查船上被缓缓放下。