人類研究海洋的歷史非常悠久，從海洋科學發展的歷程看，可以劃分為三個歷史時期。從史前到18世紀末為海洋學建立以前的時期，是海洋知識逐步獲取和累積的時期；從19世紀到20世紀50年代，是海洋學的建立和發展時期；自20世紀50年代末以來，為海洋科學在全世界范圍內向深度和廣度發展的時期。

海洋知識的累積時期(從史前到18世紀末)

　　海洋學知識的是在海洋生產實踐和航海探險中開始累積的。在中國，5000年前就出現了獨木舟，3000年前就出現了木帆船。公元前200～公元100 年，中國沿海航線已經暢通，并開辟了通過朝鮮半島到達日本諸島，繞過中南半島到達印度和斯里蘭卡等航線。據文獻記載，公元12世紀初中國人已把指南針應用于航海。

　　距今4000～5000年前，居住在地中海地區的美索不達米亞、埃及和希臘克里特島的居民，已具有一些海洋知識。公元前2000～前1000年左右，腓尼基人曾利用太陽和行星的位置確定方位，開辟了從直布羅陀海峽遠航大西洋的航線，發現了加那利群島。

　　公元前六世紀，腓尼基人通過紅海，進行了環非洲的航行。公元前五世紀，出現了以地中海為中心的地圖。公元八世紀到十一世紀之間，挪威人曾越過大西洋，發現了格陵蘭和紐芬蘭，并在那里從事漁業活動。

　　由于航線的開辟和航海活動的發展，促進了人們對海洋現象的認識，其中突出的是對潮汐現象及其成因的認識。公元前四世紀，古希臘科學家亞里士多德在《氣象學》中記載了潮汐現象；古希臘皮西亞斯記錄了大潮與小潮，發現了潮汐主要起因于月球；公元前二世紀，巴比倫的賽留卡斯在波斯灣對潮汐進行觀察，并與地中海 (幾乎無潮汐)進行了比較，還發現波斯灣日潮不相等現象。公元前一世紀，古希臘波西東尼斯在加的斯觀察潮汐，發現潮差受月球相位的影響。

　　公元一世紀，中國的王充明確地指出潮汐同月相的相關性；公元八世紀，中國的竇叔蒙在《海濤志》中，不僅指出了潮汐和月相的相關性，而且論述了海洋潮汐變化逐日、逐月、逐年的周期性，建立了現知世界上最早根據月球位置推算出每月和每天高、低潮的圖解表；公元11世紀，中國的燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽和月球的關系，潮汐的月變化以及形成錢塘江涌潮的地理因素等。

　　海洋生物知識隨著航海也積累起來，如公元前300多年，亞里士多德在《動物志》中記載了愛琴海170多種動物；公元前二～前一世紀，中國的《爾雅》除記有海洋動物外，還有海藻的記載。

?? 古代海洋探險的另一大貢獻是證實地球的形狀。公元前五世紀，巴門尼德宣稱地球是圓的。公元前250年左右，厄拉多塞尼計算出地球的圓周長為39690公里，與地球的實際周長十分接近，并畫出了地球的經緯線，提出了繞地球航海一周的想法。

　　公元二世紀中葉，托勒密就在地圖上繪有海洋，并指出大西洋和印度洋同地中海一樣，是閉合的大洋，并認為地球東西兩點彼此十分接近，如果向西航行，則可以抵達東端。這一觀念在1300多年后，啟發了哥倫布的向西遠航的設想。

　　公元九～十四世紀，歐洲經歷了將近600年的黑暗時代，航海探險活動處于低潮，對海洋的認識也處于停滯狀態；而阿拉伯國家和中國廣泛地利用季風遠航到東非、東南亞和印度等地，海洋知識得到了進一步的發展。

　　十五世紀起，歐洲資本主義的產生和發展，刺激了海洋航海探險活動的開展和高漲，此后直至時七世紀，是人類歷史上的海洋探險時代，史稱“地理大發現”時期。其代表人物有哥倫布、達伽馬、麥哲倫等。在后期的海洋探險中，科學考察的成分逐漸增多。

　　十六世紀，荷蘭的巴倫支為探尋由北方通向中國和印度的航線，曾在北冰洋地區作了三次航行；十七世紀初，英國哈得孫曾屢次探索經北冰洋通向中國的航路；斯霍特于1616年到達美洲南端的合恩角；荷蘭塔斯曼于1642～1643年環航澳大利亞，到達新西蘭和塔斯馬尼亞。這些航海在擴大、豐富海洋地理知識的同時，也或多或少做了一些有關洋流、風系等的科學考察工作，但直到英國庫克的航海探險，才真正拉開海洋科學考察的序幕。

　　庫克從1768年開始直至1779年去世，曾四次跨越大洋進行海洋地理考察。在1772～1775年間，他首先完成了環南極航行，探索了南極冰圈的范圍。庫克是繼哥倫布之后在地理學上發現最多的人，南半球的海陸輪廓很大部分都是由他發現的；他還在海上精確地測量經緯度，取得了大量表層水溫、海流、大洋測深及珊瑚礁等科學考察資料。

　　這一時期，海洋學方面的成果還有1497年，意大利卡博特航行到紐芬蘭，發現拉布拉多寒流；1513年，西班牙阿拉米諾斯發現墨西哥灣流；1595年，荷蘭范·林斯霍特編成最早的航海志，敘述了大西洋的風和海流；1686年，英國哈雷系統地研究了主要風系與主要海流的關系，后又闡述了海洋蒸發現象；1770年，美國富蘭克林制作并出版了墨西哥灣流圖；1799年，德國洪堡德發現了秘魯海流等。

　　在海洋潮汐研究方面。1687年，英國牛頓用引力定律對潮汐性質作了精辟解釋；1740年，瑞士伯努利提出平衡潮學說；1775年，法國拉普拉斯創立潮汐動力學理論等。

　　在海洋生物研究方面。1551年，法國貝隆等人解剖了海豚并進行了一系列的研究；1596年，中國的屠本脧撰寫出海洋水產動物志《閩中海錯疏》； 1674年，荷蘭列文虎克最先發現海洋原生動物；1685年，英國利斯特出版《貝類學大綱》；1754和1758年，瑞典林奈出版了《植物種志》和《自然系統》，為動、植物分類學奠定了科學基礎。

　　在海圖方面。有中國的《鄭和航海圖》；哥倫布部下科薩繪制的美洲海圖；1521年出現了與現代海陸分布相近的世界海圖；1569年墨卡托發明正軸等角圓柱投影制圖法，奠定航海制圖基礎；1737年出現了海底等深線圖；1744年陳倫炯在《海國見聞錄》中附有一張中國沿海全圖等。

　　在海水鹽度和蒸發方面。1670年，英國玻意耳在研究海水中鹽度與密度關系基礎上發表《海水鹽度的觀測和實驗》，開創海洋化學的研究；1772年，法國拉瓦錫首先測定了海水成分，發現水是氫和氧的化合物。

　　這一時期也先后發明了一些儀器和工具，如自記最低溫度深海水溫計、測深器、采水器和最低最高溫度計等。