La ricerca oceanografica si basa su un insieme di mezzi speciali di esplorazione, di superficie e sottomarina, di cui i principali sono le navi oceanografiche, le boe fisse, le stazioni costiere, i batiscafi e i laboratori e i ricoveri sommersi. Le navi oceanografiche o navi laboratorio sono in genere di piccola o di media stazza, ma dotate di ottima stabilità e manovrabilità. Dispongono di una ricca dotazione di strumenti e di alloggiamenti adibiti a laboratorio dove viene effettuato l'esame preliminare dei campioni prelevati. L'attrezzatura strumentale standard comprende termometri, batitermografi e bottiglie Nansen per l'analisi fisica e chimica delle acque a diverse profondità, correntometri per lo studio delle correnti, magnetometri, gravimetri e sismografi per la prospezione geofisica della crosta terrestre, carotieri per il prelievo di sedimenti dal fondo, macchine fotografiche e telecamere per l'osservazione diretta dei fondali e della fauna, ecoscandagli per ricerche batimetriche ed ecometri per individuare sedimenti in sospensione e banchi di pesci, retini per la raccolta del plancton e reti a strascico per pescare organismi a diverse profondità. Dispongono inoltre di moderne attrezzature per l'esatta determinazione del punto nave e potenti trasmittenti per comunicare ai laboratori di terra i dati raccolti. Le boe oceanografiche sono apparecchiature galleggianti o semi sommerse che vengono lasciate fisse in particolari punti per un certo periodo in modo da poter seguire l'evoluzione nel tempo di determinati parametri (temperatura, salinità, ecc.) e fenomeni. Sono dotate di strumenti automatici in grado di memorizzare i dati o eventualmente di trasmetterli a terra o a stazioni riceventi installate su navi. Le stazioni costiere, oltre allo studio dell'ambiente marino litoraneo, sono in genere adibite al compito di coordinare e di elaborare tutti i dati provenienti dai diversi mezzi di ricerca. L'esplorazione delle profondità marine viene compiuta prevalentemente con batiscafi o con veri e propri sottomarini, cioè mezzi d'immersione dotati di grande mobilità, appositamente studiati per resistere a elevatissime pressioni. Tra questi particolarmente interessanti sono l'Aluminaut, in grado di operare a oltre 4000 m di profondità, attrezzato con bracci mobili per la raccolta di campioni dai fondali, e l'Alvin, che è in pratica un laboratorio mobile capace di lavorare a medie profondità in collegamento con mezzi di superficie. Grande importanza hanno anche i laboratori e i ricoveri sommersi fissi, come quelli installati nell'ambito dei progetti americani Sealab e Tektite, e del progetto francese Précontinent, nei quali è possibile studiare le capacità di lavoro e le reazioni fisiologiche dell'organismo umano sottoposto a lunghi periodi di permanenza subacquea. Esistono poi numerosi mezzi d'immersione, specie di veicoli subacquei, che sono utilizzati sia per l'indagine a piccola profondità sia per il trasporto di equipaggi di due-tre uomini dalla superficie ai laboratori sommersi.

Boa ondametrica

A partire dagli anni Settanta la ricerca oceanografica ha realizzato un vero e proprio salto di qualità. I nuovi mezzi subacquei sono in grado di identificare oggetti con dimensioni di qualche centimetro, di effettuare misure fisiche e chimiche, nonché ricerche biologiche e prelevare campioni dai fondali, sapendo in ogni istante l'esatta ubicazione del prelievo grazie all'utilizzo delle apparecchiature sonar e dei metodi di navigazione subacquea. Gli studiosi di varie discipline imbarcati sui batiscafi possono compiere osservazioni e descrizioni altrimenti impossibili; sono state, per esempio, compiute dettagliate serie stratigrafiche lungo i canyon che incidono le scarpate continentali, sono state osservate le bocche delle sorgenti idrotermali profonde e i numerosi organismi, talora specie sconosciute, che vivono intorno a queste emissioni calde costituendo vere oasi di vita in confronto alla scarsità di fauna presente sui fondali oceanici. Inoltre in biologia marina si studiano gli aspetti fondamentali della genetica, della fisiologia e patologia della nutrizione e del comportamento degli organismi marini al fine di incrementare la raccolta di prodotti utili all'alimentazione. Progredisce la chimica delle sostanze organiche prodotte da organismi marini; ciò ha consentito di studiare la tossicità di alcune specie marine.