Перша спроба наукового дослідження Світового океану і його дна була зроблена британською експедицією на кораблі «Челленджер» (1872— 1876). Це плавання заклало основи сучасної океанології. Метод ехолотування, розроблений у роки Першої світової війни, дозволив скласти нові карти шельфу і материкового схилу. Спеціальні океанологічні наукові установи, що з'явилися в 20—30-і pp. XX ст., поширили свою діяльність на глибоководні частини океану. Однак справжній прогрес у дослідженнях почався лише після закінчення Другої світової війни (1939—1945), коли у вивченні океану взяли участь військово-морські сили різних країн. У той же час з'явилося багато океанографічних станцій.
Провідна роль у підводних дослідженнях належала США і СРСР; у менших масштабах подібні роботи проводили Великобританія, Франція, Японія, ФРН та інші країни. Протягом двох десятків років вдалося отримати досить повне уявлення про рельєф океанічного дна. На опублікованих картах рельєфу дна вимальовувалася картина розподілу глибин. Велике значення мали також дослідження дна океану за допомогою ехозон-дування, при якому звукові хвилі відбиваються від поверхні корінних порід, захоронених під крихкими осадами.
Помітним кроком уперед у дослідження* океану була розробка глибоководних апаратів з ілюмінаторами. У 1960 р. Жак Пікар і Дональд Уолш на батискафі «Трієст» здійснили занурення до найглибшої на Землі Маріанської западини в Тихому океані, досягнувши глибини 10 919 м. «Пірнаюче блюдце» Жак-Іва Кусто виявилося найбільш вдалим серед апаратів подібного типу; за його допомогою вдалося відкрити дивний світ коралових рифів і підводних каньйонів до глибини 300 м. Інший апарат, «Алвін», спускався до глибини 3650 м (при проектній глибині занурення до 4580 м) і активно використовувався в наукових дослідженнях. Як і концепція тектоніки плит революціонізувала геологічну теорію, глибоководне буріння зробило переворот в уявленнях про геологічну історію.
