В 1872—76 состоялась первая океанографическая экспедиция на судне «Челленджер», положившая начало специальным океанографическим экспедициям, созданию новых технических средств и методов наблюдений. В 1872—82 Дитмар (Великобритания) по данным экспедиции на «Челленджере» подтвердил постоянство химического состава вод О. и преобладание в нём хлоридов. В 1902 М. Кнудсен (Дания) разработал метод определения солёности воды по содержанию в ней хлора, а также таблицы солёности и плотности воды. В конце 19 — начале 20 вв. организуются международный и национально океанографические учреждения и сети береговых станций. Созданный в 1902 Международный совет по изучению моря ввёл унификацию методик океанографических измерений, стандартные горизонты и разрезы для повторных наблюдений в О.

  После экспедиций «Челленджера» в О. были выполнены многие научные плавания, в том числе С. О. Макарова на «Витязе» (Россия, 1886–89), А. Агассиса на «Альбатросе» (США, 1888—1905), на «Метеоре» (Германия, 1925—27), «Мансю» (Япония, 1925—28), «Дисковери II» (Великобритания, 1929—39) и др. Начались систематические работы в отдельных районах О. (Гольфстрим, Куросио, Антарктида, Северный Ледовитый океан и др.). В СССР основное внимание уделялось изучению прилегающих морей. К конце 30-х гг. 20 в. они стали наиболее изученными районами Мирового океана.

  В 1905 В. Экман (Швеция) разработал теорию дрейфовых течений. В 1903 Й. В. Сандстрём и Б. Гелланд-Хансен (Норвегия) разработали на основе теории В. Бьеркнеса (Норвегия) динамический метод расчёта течений, который в 1935 был развит Н. Н. Зубовым (СССР). В 1912—16 Б. Гелланд-Хансен предложил метод анализа температурно-солёностных кривых в целях изучения структуры О. и процессов перемешивания вод; позже этими вопросами занимался советский учёный В. Б. Штокман. В 1907 Дж. Дарвин (Великобритания) предложил упрощённый метод гармонического анализа приливов; в 1922 Штернек составил первую карту котидальных линий для Мирового океана. В теорию приливов и в развитие методов их предвычисления большой вклад внесли А. Дефант (Австрия, 1923), Д. Праудмен (Великобритания, 1924), А. Т. Дудсон (Великобритания, 1924, 1928), советские учёные Н. Е. Кочин (1938), Л. Н. Сретенский (1936), В. В. Шулейкин (1938) и др.

  В СССР океанографические исследования начались после создания в 1921 по декрету, подписанному В. И. Лениным, Плавучего морского института и введения в строй научно-исследовательского судна «Персей». На базе института в 1929 был создан Океанографический институт, преобразованный в 1933 во Всесоюзный институт рыбного хозяйства и океанографии. В 1925 организован институт по изучению Севера (ныне Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт). В 1929 в Крыму под руководством В. В. Шулейкина создана первая морская гидрофизическая станция (впоследствии Морской гидрофизический институт АН СССР). В 1943 организован Океанографический институт государственный. В 1946 П. П. Ширшов основал Океанологии институт АН СССР.

  До 40-х гг. 20 в. океанографические экспедиции занимались главным образом описанием конкретных океанических и морских бассейнов и распределением в них важнейших физических и химических характеристик вод, течений, приливов, волнения, ледовитости и др. морских явлений; исследования носили преимущественно региональный и режимный характер, широко использовались методы климатологии, картирование и др. географические методы. Большой вклад в науку об О. внесли Ю. М. Шокальский, Н. М. Книпович, К. М. Дерюгин, Вс. А. Берёзкин, В. Ю. Визе и др. (СССР), X. Свердруп, Ф. Нансен (Норвегия), О. Крюммель, Г. Вюст, Г. Шотт (Германия), И. Суда (Япония), О. Петерсон (Швеция), Р. Айселин (США) и др.

  Со 2-й половины 40-х гг. началось быстрое и плодотворное развитие всех направлений в изучении О. Мировой экспедиционный флот к 70-м гг. 20 в. насчитывал свыше 120 судов водоизмещением 500 т и более, оснащенных новейшими техническими средствами и аппаратурой (см. Суда научно-исследовательские). С 1955 проводились крупные международные экспедиции: по изучению северной части Тихого океана (Норпак, 1955), по программе Международного геофизического года (1957—58), изучению экваториальной зоны Атлантики (Эквалант, 1963—64), исследованию Куросио (Сик, с 1965), изучению тропической зоны Атлантики (Тропекс, 1974) и др.

  В проблематике научных исследований важное место заняли вопросы охраны среды океанов и морей и их биологических ресурсов, а также изучение энергетических и минеральных ресурсов. Дальнейшее развитие экспериментальных и теоретических исследований направлено главным образом на разработку численных методов изучения физической среды О., методов расчёта и прогноза её различных характеристик (волнения, уровня, температуры воды и др.). В 50—60-х гг. разработаны теоретические обобщения данных наблюдений по всем океанам и морям и выявлены закономерности формирования и изменчивости их термохалинной и динамической структуры. Установлены закономерности горизонтального и вертикального обмена химическими веществами, главным образом питательными солями, в зависимости от состояния физической среды О. Разрабатываются проблемы химического загрязнения вод океанов и морей и охраны их среды.

  Биологическими исследованиями значительно расширены знания морфологии морских организмов, их экологии, выявлена биологическая структура О., ведётся оценка биомассы и разработка вопросов регулирования биологической продуктивности, прогноза и регулирования промыслов.

  В результате исследований рельефа дна О. выявлены отдельные формы рельефа, их распределение, установлены рельефообразующие факторы, изучается взаимодействие физической среды О. со сложным рельефом дна, определены общие особенности геологической структуры дна, выявлены в отдельных районах залежи полезных ископаемых.

  Большой вклад в исследование О. в этот период внесли советские и зарубежные учёные: в изучение физической среды океана — В. В. Шулейкин, Н. Н. Зубов, В. В. Тимонов и др. (СССР), Г. М. Стоммел, Р. Р. Ревелл (США), Н. Г. Кэмпбелл, Р. В. Стюарт (Канада), Г. Е. Дикон, Г. К. Сваллоу, X. Чарнок (Великобритания), А. Лакомб (Франция), И. Мацудзава, М. Уда, К. Хидака (Япония); химии океана — О. А. Алекин, Л. К. Блинов, С. В. Бруевич и др. (СССР), Д. Э. Фишер, Р. X. Флеминг (США), М. Вальдичук, В. Л. Форд (Канада), И. Имаи, К. Сугавара (Япония); биологии океана — В. Г. Богоров, Л. А. Зенкевич и др. (СССР), Дж. Д. Айзекс, В. М. Чапмен (США), К. Э. Лукас (Великобритания), Р. Марумо, И. Мацуи (Япония).

  Лит.: Морской атлас, т. 1—2, Л., 1950—1953; Шокальский Ю. М., Океанография, 2 изд., Л., 1959; Фролов Ю. С., Новые фундаментальные данные по морфометрии Мирового океана, «Вестник ЛГУ», 1971, №6; Кэррингтон P., Биография моря, пер. с англ., Л., 1966; Истошин Ю. В., Океанология, Л., 1969; Дитрих Г., Общая океанография, пер. с нем., М., 1962; Океан. [Сб. ст.], пер. с англ., М., 1971; Шепард Ф. П., Морская геология, пер. с англ., 2 изд., Л., 1969; Леонтьев О. К., Дно океана, М., 1968; Белоусов В. В., Земная кора и верхняя мантия океанов, М., 1968; Геология и геофизика морского дна, пер. с англ., М., 1969; Исследования по проблеме рифтовых зон Мирового океана, т. 1—2, М., 1972; Система рифтов Земли, пер. с англ., М., 1970; Фурмарье П., Проблемы дрейфа континентов, пер. с франц., М., 1971; Виноградов А. П., Введение в геохимию океана, М., 1967; Лисицын А. П., Осадкообразование в океанах, М., 1974; Современные осадки морей и океанов, М., 1961; Меро Д. Л., Минеральные богатства океана, пер. с англ., М., 1969; Калинко М. К., Нефтегазоносность акваторий мира, М., 1969; Initial reports of the deep sea drilling project, v. 1—20, Wash., 1969—73.

  Зубов Н. Н., Динамическая океанология, М. — Л., 1947; Ерлов Н.Г., Оптическая океанография, пер. с англ., М., 1970; Шулейкин В. В., Физика моря, 4 изд., М., 1968; Алекин О. А., Химия океана, Л., 1966; Лакомб А., Энергия моря, пер. с франц., М., 1972; его же. Физическая океанография, пер. с франц., М., 1974; Defant Л., Physical oceanography, v. 1—2, Oxf. — [a. о.], 1961; Sverdrup Н. U., Johnson M. W., Fleming R. Н., The Oceans, their physics, chemistry and general biology, Englewood Cliffs (N. Y.), 1957; Зенкевич Л. А., Фауна и биологическая продуктивность моря, т. 1—2, М., 1947—1951; Моисеев П.А., Биологические ресурсы Мирового океана, М., 1969; Богоров В. Г., Планктон Мирового океана, М., 1974; Хела И., Левасту Т., Промысловая океанография, пер. с англ., М., 1970; Океан и человечество, М., 1968; Михайлов С. В., Мировой, океан и человечество, М., 1969; Осокин С. Д., Мировой океан (Очерки о природе и экономике), М., 1972.