古希臘的哲學家和科學家們沒有涉獵到一個課題就是潮汐（即每天海水的漲落）。在中國和冰島這樣相距萬裏之遙的不同地方，古代海的觀察家們都對這個問題絞盡腦汁。希臘人的觀察力很敏銳，但他們湊巧都住在一個幾乎沒有潮汐的內陸海邊。在沿海地區發展起來的文明社會中，人們對每一天海水的漲落司空見慣並受其影響。雖然人們很早就弄清了月亮的位置和月象、潮汐的高度以及每天水位到達最高點的時間之間存在著一定的關係，但直到17世紀艾薩克·牛頓發現萬有引力定律時，人們才弄清潮汐是由於月亮和太陽對海洋的引力所產生的結果。
地球和月亮通過萬有引力強烈地互相吸引，引力在兩個星球相對的一麵要大一些。月亮對地球任何點的淨引力，是兩個球體之間巨大的恒定力的矢量和（大小加方向）。我們認為，這個巨大的恒定引力是由地球所有的質量集中在球心產生的。在地球表麵各點所受的力，與該點到月球的距離有關，故各點所受的力有微小差異。這差異即是產生潮汐的力。這種力在固態的地球、海洋和大氣中引起了微小的變化（月球亦然），固態地球的變形很弱，除很靈敏的儀器外不易覺察。但是，海水體積的膨脹要明顯得多，所以很容易通過潮汐看出來。麵對月球的海水所受的純引力最大，而背離月球的那部分海水受到的純引力最小。當地球自轉時潮汐也環繞著地球移動，因而海潮有一次始終麵對月亮，而另一次則恰恰相反。
太陽雖然離地球遠得多，但它的質量非常大，因而也會引起潮汐。太陽潮汐的高度不到月亮潮汐高度的一半。兩種潮汐是不同步的，太陽潮每24小時（即一個“太陽日”）發生一次。由於月亮繞地球轉，地球相對月亮轉動的時間比“太陽日”稍長，為24小時50分，在這24小時50分（即一個“月亮日”中），有兩次潮汐和兩次低潮。
當月亮、地球和太陽在一條直線上時，太陽和月亮的共同引力相互增強，從而引起了很高的潮汐——大潮。這樣的高潮每隔兩周（即滿月和新月時）發生一次。最低的潮叫小潮，發生在上弦月和下弦月之間，這時太陽和月亮相對於地球互為直角。
上麵描述的是平衡海潮，即假定地球是均勻的條件下理論計算出來的潮汐。實際潮汐的高度隨海洋位置的不同而各異，因為海洋的形態和大小各異，所以潮水的變化方式也相應很複雜。在夏威夷，高潮和低潮之間的高差隻有0.5米左右，然而在西雅圖，則約為3米，少數地區有異乎尋常的情況，如芳迪灣的海潮，高度可達12米以上；內陸湖泊，如大湖區則根本沒有潮汐現象。世界上許多地區的海岸，尤其是那些具有重要商業海運和修建海港價值的海岸，已借助計算精確推算出未來若幹年潮汐活動的資料。
沿著淺海岸一帶，潮汐運動通過水和海底的摩擦釋放出能量。這些能量最終必定來自地球和月亮的轉動。摩擦作用損失的能量在一定程度上可減緩地球轉動的速率。據計算，白天的平均長度在過100年中已增長了0.001秒。這個數字看來似乎可以忽略不計，但是經過千百萬年的地質時代之後，減慢程度就相當可觀。雖然地球繞太陽的時間未受影響，但地球的自轉速率曾經一度要快得多。月亮繞地球旋轉的速度也曾經一度比較快，而且月亮一度更接近地球。這意味著當時的潮汐一般要高得多，一年中的天數也要多一些，而且一天也較短。化石提供的證據強有力地證實了這一設想。珊瑚蟲是一種能分泌碳酸鈣以及建造磧代珊瑚礁的海棲無脊椎動物。它每天都要分泌薄薄的一層碳酸鈣，一般夏天比冬天要厚些，仔細數一數這些化石珊瑚中的碳酸鈣層數就可使許多古生物學家相信，在4億年前，一年大約有400天。有關較強潮汐的證據還不那麼完善，但一些研究過去古代潮汐沉積物的地質學家認為他們能夠弄清較強潮流（即海洋淺處海水的迅速流動）的影響。