航海探索

自史前時代起，人類已開始探索海洋，最初使用筏、以中空樹幹製成的獨木舟、蘆葦船，或者樹皮製成的獨木舟。人類單地起源說大部份在陸地上發生，這也包括了現時被海分隔的地域，例如白令陸橋、日本及多格蘭。它們可以在陸橋或末次冰期時的堅冰上通行。但是佛羅勒斯人侏儒很可能需要由巽他古陸越過19公里（12英里）闊的薩佩海峽才能到達科莫多島。同時，雖然確切細節還未確定，澳洲的祖先澳大利亞原住民在數萬年前必須越過更寬闊的深海華萊士線到近大洋洲區域。 與早期的理論不同，現代海底測深學表示即使最早期的菲律賓移民點也需要民都洛海峽或錫布圖水道越過深海。

公元前六千年，Ortoiroid的狩獵採集者開始從委內瑞拉的奧里諾科河散布到加勒比。大約在同一時間，美索不達米亞人使用瀝青為蘆葦船及後來的桅帆船來填縫。在大約公元前二千四百年，印度河流域文明的洛塔是已知最早聲稱擁有船塢的文明。直到公元前2000年，在台灣的南島民族開始擴展到海洋東南亞。公元前1300年至900年，南島「拉皮塔」人展示了在導航上的重大專長，觸及的地域由俾斯麥群島至到斐濟、東加及薩摩亞。他們的後人在玻里尼西亞導航時使用外伸獨木舟在數個小島之間持續航行了數千里。 在公元500年前，巽他群島的南島民族落戶在非洲東南偏東的馬達加斯加。玻里尼西亞人在公元800年之前落戶夏威夷群島，在公元1200年落戶復活節島，短期後落戶在紐西蘭。 埃及法老尼科二世開展了運河的建設，最終在大約公元前600年連繫了地中海及紅海。希羅多德記錄了埃及人聲稱他委託了進行為期3年的考察，由紅海的 阿爾西諾到尼羅河三角洲環遊了非洲。大約公元前500年，迦太基人航海家漢諾的大西洋之旅最少到達了塞內加爾，有可能到達了喀麥隆火山，並留下仔細的航海記錄。馬賽人皮西亞斯在大約公元前325年探索了大不列顛島周圍的海洋。公元前3世紀，宏偉的亞歷山大燈塔稱為古代世界七大奇蹟之一。在第二世紀，亞歷山卓的克勞狄烏斯·托勒密使用了「幸運群島」上面的本初子午線測繪舊世界的地圖，包括遠至泰國灣的細節，在修改後成為了地理學指南被哥倫布航行時使用。

在維京時期，維京人使用了瓦疊方法建造維京船，並拓殖了冰島，格陵蘭，加拿大及基輔羅斯。第一世紀中國論衡描述的”司南之杓”是最先的指南針形式。然而，它使用在航海的第一項證明時候是1115年由朱彧著作的《萍洲可談》。歐洲首次提及指南針是1190年亞歷山大·納肯寫作的《論器具》，它記錄了水手使用指南針。緯度（以赤道0°，至北極點及南極為 90°的範圍來表示船的位置）可以通過測斜儀來確定，包括星盤、六分儀及十字測天儀。它們量度了水平線及太陽或月球等天體之間的角度。事實證明了準確確定經度（船相對於某固定點的東或西位置）困難很多。

Mercator’s map of the world
傑拉杜斯·麥卡托在1569年繪製的世界地圖，其中舊大陸的海岸線有著相當精準的描繪，但極地地區和美洲的地圖卻存在偏差
在十五世紀，歐洲西部的水手—一開始是葡萄牙人—發起了更長的地理大發現航行。 1473年， Lopes Gonçalves穿過赤道，由此反駁了亞里斯多德提出的一個火環會阻止人們探索南半球的觀念。在1487年，巴爾托洛梅烏·迪亞士繞過好望角；1498年，瓦斯科·達伽馬到達馬林迪，在當地，一個本地水手向他展示如何跟隨季風到達印度。1492年，因為對地球半徑的錯誤的估計，熱那亞人克里斯多福·哥倫布從加的斯航行去到加那利群島，試圖從那裡開拓一條從西班牙出發經過大西洋到達東方的航線。事實上，他登陸在了加勒比海的一個小島上。結果導致了「哥倫布大交換」，把馬鈴薯、玉米和辣椒帶到了舊世界，同時也使美洲原住民感染上了天花並在其中流行。人口的減少為西班牙在美洲殖民並廣泛採用黑奴種植菸草、糖、染料和棉花牟取暴利創造了條件。1519年，胡安·塞巴斯蒂安·埃爾卡諾完成了西班牙的麥哲倫的環遊世界的探險。 這些以及其他一些航行使得歐洲的地圖達到了以前完全不可能達到的精度。1538年，傑拉杜斯·麥卡托設計了一種地圖投影方式，方便地保持了方位線（羅盤方位線）的筆直。 在北冰洋，1594年，荷蘭的一個艦長威廉·巴倫支到達斯瓦爾巴和巴倫支海。同時，1675年，在南邊，Anthony de la Roché穿過南極幅合帶，之後，1820年三個相互獨立的探險家—一個英國人、一個美國人和一個俄羅斯人—同時發現了南極洲。並不是所有的發現之旅都啟程於歐洲西部。儘管俄羅斯海岸的準確海圖到18世紀才被繪製出，並且北地群島1910年才被發現， 諾夫哥羅德人早已在13世紀開始在白海航行。雖然長期閉關鎖國，但中國在宋元兩朝曾有過短暫的開放。15世紀初期，鄭和的寶船艦隊曾多次攜帶37000人和317艘船從明出發航行，最遠到達非洲海岸。 然而，中國的出海探索馬上又迅速減少並最終被禁。東亞的人們是從利瑪竇的地圖得知其他大洲的真實形狀的。

與此同時，經度的確定仍需要近似和猜測：真正的經度計算需要一個準確的時鐘以比較中午時分船上以及一個定點的準確時間，譬如格林尼治的子午線。 英國的經度測量獎在1773年頒給了自學成才的約翰·哈里森以表彰他在1761年發明了海上用表。詹姆斯·庫克在他的第二、三次航行中使用了此表的一個複製品（即探索太平洋和俄羅斯、法國、荷蘭和美國官方授意探索的兩次）。1850年，橫貫英吉利海峽的電報線完工，隨後英國電報系統所有的電報線都被連接起來，導致人們對深海產生了極大的興趣。早期的理論認為沒有生命可以生活在300噚（550公尺或1,800英尺）以下的深海，這個理論在1860年連接地中海線時被推翻，海平面下四倍深的地方還是可以打撈出許多海洋生物。 麥可·薩斯在挪威的峽灣所發現的深海「活化石」推動了英國1870年代包括挑戰者號遠征在內的努力，由此建立了現代海洋學的基本框架。1878年到1890年，SS Vega成功穿過了東北水道並首次環繞歐亞大陸。1890年代中期，弗里喬夫·南森搭乘一艘特別設計的船通過了北部的浮冰，提出北冰洋是一片開放的海域。1898和1899年兩年間，卡羅·純提出，有許多新的生命形式生活在南大西洋海面4,000米（13,000英尺）以下的深處，並對此進行了研究。
在20世紀，1906年，果阿號成為了第一艘通過西北航道的船隻。1921年，位於摩納哥的國際海道測量組織 開始籌備進行海床的量測及製圖。從1924年起，Discovery Investigations 開始研究鯨魚並且畫了南極洲周圍海床的地圖。 1930年，深海調查用球形潛水裝置透過了一條纜繩下潛到434公尺（1,424英尺）深。在1940年代，雅克-伊夫·庫斯托協助開發了第一個成功的水下呼吸裝置並且將潛水活動普及化。冷戰和鑽探也讓人類對深海的研究更上一層樓，到了1960年，搭載自供電系統的深海探測器的里雅斯特號運載船內人員潛入馬里亞納海溝10,915米（35,810英尺）處深入探索。 而一個穿著常壓潛水裝的美國海軍潛水員於2006年抵達了海平面之下2,000英尺（610公尺）。
如今，全球定位系統（GPS）使用廣義相對論來計算傳送訊息的時間點和地點，再加上三十幾顆衛星，船隻可以準確地在全世界航行，不出差錯。 現今進行的海洋學研究包括了海洋生物、保育、海洋生態、海洋化學、氣候變動模式、海空邊界、天氣規律、海洋資源、再生能源、浪與洋流和新型深海探索工具或科技的設計與開發。研究人員以人造衛星為基礎的遙感技術 觀測表層海水，以研究船、固定式觀測站與自動水下探測器來研究及監測海洋的每一部份。