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前面我们提及，在地球表面，绝大部分都是海洋，海洋是地球水圈的主体，是全球水循环的主要起点和归宿，也是各大陆外流区的岩石风化产物最终的聚集场所。
海水的历史十分悠久，可追溯到地壳形成的初期，沧海桑田，在漫长的岁月里，由于地壳的变动和广泛的生物活动，改变着海水的某些化学成分。
1.海水的化学成分
海水是一种混合溶液，它的成分非常复杂。它所包含的物质大体可分为3类：①溶解物质，包括各种盐类、有机化合物和溶解气体；②气泡；③固体物质，包括有机固体、无机固体和胶体颗粒。在所有的海洋水中，96%～97%是水，3%～4%是溶解于水中的各种化学元素和其他物质，这些元素又可分为许多种类。
迄今为止，科学家们从海水中提炼出了80多种化学元素，但其含量差别很大。主要化学元素是氯、钠、镁、硫、钙、钾、溴、碳、锶、硼、硅、氟这12种，含量占全部海水化学元素总量的99.8%～99.9%，它们被称为海水的大量元素。其他元素在海水中所占的比例非常小，都在1mg/L以下，被称为海水的微量元素。海水中的化学元素有一个最大的特点，那就是上述12种主要离子浓度之间的比例几乎不变，因此称为海水组成的恒定性。它对计算海水盐度能起到很大的作用。溶解于海水中的元素大多数以盐类离子的形式存在。海水中主要的盐类含量差别很大，其中，氯化物含量最高，占盐类总量的88.6%，其次是硫酸盐，占总量的10.8%。
那么，海水中的盐分又来自哪里呢？它主要来源于两方面：
一方面是陆地上的水在源源不断涌入大海时，会将表层的盐带入海洋里，其成分虽与海水有所差别（海水中以氯化物为最多，河水中主要以碳酸盐为主），但是碳酸钙的溶解度很小，一旦流入海洋中能够很快沉入海底。
另一方面，海洋生物大量地吸收碳酸盐构成骨骼、甲壳等，当这些生物死后，它们的外壳、骨骼等就沉积在海底，这么一来，就会大大降低海水中的碳酸盐含量。硫酸盐的收支近于平衡，而氯化物消耗最少。久而久之，在生物作用的影响下，海水的盐分就与河水出现了明显的区别，海水中的氯和钠从岩浆活动中分离得来。这从海洋古地理研究和从古代岩盐的沉积，以及最古老的海洋生物遗体都可证实古海水也是咸的。总的来说，这两种来源是相互作用与相互配合的。
2.海水的盐度
所谓海水盐度，是指海水中全部溶解物质与海水重量之比，通常以每千克海水中所含的溶解物质的克数来表示。世界大洋的平均盐度约为35‰。海洋中的总盐量一般都是比较固定的，但是，在不同的海区和同一海区的不同时刻，其盐度却是不同的。就海洋表面而言，盐度主要受降水量、蒸发量的影响。蒸发使海水浓缩，降水使海水稀释。降水量比蒸发量大的海区，一般盐度较小，反之盐度较大。
在世界大洋中，副热带海区的盐度最大，其中大西洋在37‰以上，南太平洋在36‰以上，北太平洋在35.5‰以上，印度洋为35‰。靠近赤道和高纬度的海区，盐度会逐渐减小，南极海区小于34‰。最高盐度值和最低盐度值通常会出现在大洋边缘的海域中，如红海北部高达42.8‰，波罗的海的含盐度只有15‰，其北部的波的尼亚湾含盐量更低至3‰左右，称为淡化海。我国渤海的含盐度是24‰左右。
3.海水中的气体
海水中的气体成分主要以氧气和二氧化碳为主。海水中的氧气主要来自大气与海生植物的光合作用。海水中的二氧化碳主要也来自大气与海洋生物的呼吸作用及生物残体的分解。因此，海水中的氧气和二氧化碳的含量与大气中的含量和海洋中生物的多少有着密切的联系。
当海洋中的植物生长茂盛，光合作用强烈时，水中的溶解氧含量多，二氧化碳少；当生物残体多，植物光合作用较弱时，水中二氧化碳含量多，氧含量少。当海水的温度增高时，海水中的氧含量减少；当水温下降时，海水中的氧含量就会增多。
海水中二氧化碳的溶解度十分有限，但海洋中的植物能够消耗大量的二氧化碳，而且在微碱性环境中，海水中二氧化碳与钙离子结合，还会生成碳酸钙沉淀。这么一来，大气中的二氧化碳就会不断地溶于海水中，故海洋上或海岸边的空气总是无比新鲜。从这个角度来说，海洋是地球气候的巨大调节器。