在海洋學中，我們用幾組物理參數來區分不同的水域。可以說，這些不同參數的數值，說明了一片特定水域的水文特征。常用的參數有：鹽度、溫度、密度、水溶氣體分數、營養物質豐度等。通常，這些物理特性的差異可以有效地限製海洋生物的遷移。形象地說，不同的水文性質對於海洋生命造成的束縛，就好像牆壁和柵欄對於陸地動物一樣難以逾越。與淺海生物的“隨遇而安”不同，大洋區的生物對生存環境的要求非常苛刻。通常，隻有在物理和化學參數達到某一特定值時，才能保證它們的生存。
作為海水的一個重要物理參數，“鹽度”指的是單位體積海水內溶解的礦物質（或鹽）量。對於“海水中的鹽從哪裏來”這個問題，人類一直爭論不休。古代的智者們認為在深海的海底存在著一個“鹽的源泉”，海中所有的鹽都是從中而來。現今，科學家們已經為我們找到了答案。現代理論認為，海水中溶解的礦物質主要來自於陸地上岩石的風化。例如石灰石、花崗岩、頁岩等，都在長期的地質作用中被風化侵蝕成可溶性的礦物質。大洋中礦物質的溶解和搬運是一個極其緩慢的過程。據推測，這種過程已經進行了上百萬年。除陸地作用外，還有少量礦物質來自海底火山的噴發。海底火山口噴出的高溫氣體含有豐富的礦物質，它們以氣體的形式直接溶入水中。海水中的主要礦物質是氯化鈉，即構成食鹽的主要化學成分。同時，海水中還有各種各樣的溶解鹽，例如鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、溴化物等。
海水的平均鹽度是35‰，即每1000份體積的海水中，溶解有35份體積的礦物質。海洋深處，海水的鹽度能保持相對恒定。但是大洋表層的海水鹽度卻“變化無常”。通常，任何引入淡水的過程都可以使表層海水的鹽度降低。例如在多雨的溫帶海區，海水的鹽度就相對較低；春季，兩極的冰山融化，也能降低周圍海水的鹽度。
海水的蒸發或結冰會使鹽度上升。當海水結冰時，析出的鹽分會被包裹在一個個“小冰泡”中，不過這隻是短時間的。隨後，這些鹽分會突破冰的束縛，迅速溶解到周圍未凍結的海水中去。這一過程解釋了高低緯度海麵的鹽度差異；高緯度、存在冰期的海域鹽度通常高於低緯度的溫暖海域。由海水結冰的過程，我們可以推斷出：結冰速度越快，從“小冰泡”中跑出的鹽分就越少。所以，最“鹹”的海通常是那些結冰緩慢的海域。另外，在一些高溫、幹燥的地區，也會由於海水的大量蒸發而形成高鹽度海域。
北大西洋是世界上最“鹹”的大洋，其平均鹽度達到37.9‰。北大西洋中鹽度最高的海域是位於加納利群島以西3218.7千米處的藻海。藻海得名於常年覆蓋於其表麵的馬尾藻類海草。藻海水溫較高，約28℃的水溫令海麵蒸發率很高；同時，遠離島嶼的地理位置又使該海域缺乏淡水的補給，以上兩個因素是藻海高鹹度的主要原因。
對於海洋中的生命來說，水溫是影響其生存最重要的因素。因為水溫可以對海水的其他性質參數造成影響，例如鹽度、密度、氣體溶解度等。這些因素的共同作用，限製了生物在大海中的分布。海洋表麵的溫度差異，主要由季節、緯度、深度及距海岸距離等因素造成。據統計，大洋區的海平麵平均溫度為17℃。由於海水之間的熱傳遞比較緩慢，因此在赤道或兩極附近的海域中，海水的溫度能近似的保持恒定。兩極地區的海平麵平均溫度一般為2℃，而赤道地區約為27℃。
在同一片海域的不同深度中，水溫也是不同的。在鉛直方向，海水被分成兩個溫度層，兩層之間有一個明顯的分界線。海洋表層的水大量吸收來自太陽的熱量，被加熱的水在風浪的作用下與下層的海水充分混合，形成了一個大約100米厚的恒溫層。在恒溫層以下，就是兩溫度層的分界線——溫躍層。溫躍層出現在深度100～400米的水域，該層中水溫會隨著深度的增加而明顯地降低。溫躍層以下的海水溫度更低，但是降溫的梯度比較小。最終，水溫會降到接近0℃。全球海洋中超過90％的水體處於溫躍層以下。