L’hydrosphère de la Terre, la planète où l’eau existe dans ses trois états, se serait créée par dégazage de la vapeur d’eau, puis condensation lorsque la Terre a suffisamment refroidi. Le lessivage initial du plancher des océans serait responsable d’une bonne part de la salinité de l’eau de mer, dominée par les ions $\mathrm{Na^+, Cl^-, Mg^{2+}}$ et $\mathrm{SO_4^{2-}}$ ; les ions sont autrement apportés par la circulation hydrothermale, le volcanisme sous-marin et les eaux « douces ». L’entrée d’ions est à l’équilibre avec la sortie, par précipitation dans l’eau ou par entrée dans les réseaux minéraux de la croûte océanique. Depuis la formation des océans, les épisodes de glaciation qui jalonnent l’histoire de la Terre (sous contrôle astronomique et tectonique) stockent de façon récurrente une partie de cette eau sur les continents sous forme de calotte de glace (inlandsis) et de glaciers de montagne, ainsi que sous forme de glace de mer (banquise). Le cycle de l’eau conduit l’eau évaporée à la surface des océans à condenser au-dessus des continents (précipitations : pluie, neige, grêle). L’équilibre hydrique des océans est assuré par le retour d’une quantité d’eau équivalente par voie fluviale et glaciaire. La dynamique globale de la circulation océanique est contrôlée par les échanges de chaleur entre l’équateur et les hautes latitudes, soit directement avec la circulation thermohaline (création d’eau très salée par évaporation intense aux basses latitudes, eau qui plongera une fois refroidie aux hautes latitudes), soit indirectement avec l’entraînement des eaux de surface par les vents (gyres). La densité de l’eau océanique dépend à la fois de la température et de la salinité, ce qui conduit à l’existence de masses d’eau distinctes qui ne se mélangent pas facilement si leurs densités sont trop différentes. L’océan est globalement stratifié, avec la couche de mélange brassée par les vents, de température homogène, au-dessus de la thermocline, où la température diminue avec la profondeur, jusqu’aux eaux de fond où la température est stable à quelques degrés.