Définir et classer les mers et océans est complexe. L’ONU propose, depuis la Convention de 1982 à Montego Bay, de considérer qu’il s’agit de vastes étendues d’eau salée en communication libre et naturelle entre elles. Cela exclut les lacs salés (celui de Salt Lake City aux États-Unis), y compris quand ils portent le nom de mer (Mer Morte, mer d’Aral, mer Caspienne qui est la plus vaste « mer fermée »). Les océans sont plus vastes que les mers (la mer d’Arabie, l’une des plus grandes, fait 3,6 millions de km² quand l’océan arctique, le plus petit, atteint 14 millions de km²), mais ce n’est pas le critère principal. La profondeur n’est pas valide non plus car la Méditerranée descend à plus de 5 000 m contre 4 000 pour l’océan arctique. C’est la géologie qui est décisive : les océans sont constitués au fond de croûte océanique et tendent, en général, à s’élargir grâce aux dorsales, tandis que les mers, souvent situées sur de la croûte continentale qu’elles inondent, ont tendance à se réduire (Méditerranée, mer Rouge). Mers et océans peuvent être classées selon leur forme (l’océan pacifique, qui représente 38 % de la planète, est assez compact, tandis que la Méditerranée est allongée) et leur orientation (méridienne pour l’Atlantique, latitudinale pour la Méditerranée), leur climat (océan antarctique polaire, mer des Antilles tropicale) et leur degré d’ouverture (Mer noire quasi fermée, mer des Antilles semi-fermée par un chapelet d’îles).
Les modelés et écosystèmes littoraux et marins sont très variables et modifiés par les sociétés humaines. Les côtes hautes, à falaises et rocheuses, s’opposent aux côtes basses, plus sableuses en général voire marécageuses. Les plages (estrans) sont soumises à des phénomènes d’érosion et/ou d’accrétion ; flèches littorales, cordons dunaires et parfois lagunes d’eau saumâtre (Venise) marquent les paysages. Le littoral varie largement à l’échelle des millénaires : il y a 20 000 ans, lors de la dernière grande glaciation, l’eau stockée sous forme de glace explique un niveau de la mer 120 m plus bas, et donc des km plus loin, qu’aujourd’hui. Les marais littoraux, notamment les mangroves tropicales avec leurs palétuviers, sont très riches en biodiversité, ajoutant aux écosystèmes d’eau douce et d’eau salée ceux de l’écotone (zone de transition) de l’eau saumâtre. L’arrivée d’eau douce sur la mer par les cours d’eau prend la forme d’un estuaire (ou ria, aber en Bretagne du Nord, pour les petits cours d’eau) qui s’élargit (Gironde pour la Garonne) ou d’un delta, ensemble de ramifications en forme de triangle rappelant la lettre grecque éponyme (delta du Nil, Camargue pour le Rhône). En milieu tropical, des atolls, îles circulaires formées par l’accumulation de sable sur des coraux et marquées par un « lac » salé intérieur, le lagon, constituent des écosystèmes riches, mais menacés par le réchauffement de l’eau et la montée du niveau des mers. Près des pôles, la cryosphère avec sa banquise qui fond de plus en plus, est elle aussi menacée. Enfin, les plaines abyssales ne sont connues qu’à 2 ou 3 % et leur biodiversité, centrée notamment autour des sources hydrothermales ou « fumeurs noirs » repose non sur la photosynthèse, mais sur la chimiosynthèse ; la pression y est de plusieurs centaines d’atmosphères. La pêche au chalut en eau profonde, avec des filets de plusieurs km, menace là aussi les écosystèmes du fond des mers et océans.
Il est possible de parler d’une climato-géologico-océanographie en raison des interactions des mers avec la tectonique des plaques et le climat. Les courants marins modifient le climat : ainsi du Gulf Stream qui part du Mexique et devient la dérive nord-atlantique en Europe, qu’elle réchauffe, expliquant un climat bien plus chaud à Valence en France qu’au sud du Québec qui, à latitude égale, est baigné par le courant polaire du Labrador. Les courants sont à l’inverse eux-mêmes mus par une circulation thermohaline : l’eau chaude en milieu tropical crée des courants de surface qui en s’approchant des pôles se refroidissent, se font plus denses et salés, plongent en profondeur avant de remonter près de l’équateur. Les phénomènes de mousson autour de l’Océan indien ou d’El Niño au large des côtes pacifiques de l’Amérique du Sud font interagir climat et océan. Enfin, fosses et dorsales relèvent de la géologie, mais expliquent la présence des mers et océans qui les recouvrent et leurs dynamiques de subduction dans le premier cas (la plaque pacifique passe sous la plaque d’Amérique du Sud) et d’extension (dans le second cas).
