将传感器放在海水里能直接测出海洋某个要素的实际数据，用声学方法能在海水里测出附近一些要素的数据，而不用和它接触。可是这些方法应用的范围毕竟是有限的。
人造地球卫星发射升空后，沿着一定的轨道环绕地球旋转，每天转很多圈。极轨卫星的轨道通过两极，每次错过一个角度，转几圈后就能覆盖整个地球表面，没有遗漏和空白。卫星可以携带仪器，巡天遥看四大洋，从天上对海洋的一些要素进行遥感，也就是远距离测量。
卫星上通常搭载着光波和电磁波仪器。光波仪器是被动的，本身不发射光信号，只是接收从海面一定的小区域散射回来的太阳光。海面的温度不同，散射的红外光的强度也不同，用光波仪器就能遥感海面的水温。海面浑浊度、污染程度和初级生产力等发生变化，散射的各种波长的光也发生变化。人们把各种波长、不同强度的光的总和叫做光谱，分析接收到的光谱就能知道海面的状况。电磁波仪器大部分是主动的，能发射出复杂的电磁波，射到海面上，散射一部分回来，分析散射回来的电磁波就可得到海面要素的数据。少部分电磁波仪器是被动的，只能接收海面的电磁辐射。用电磁波探测海面就像用声波探测海水和海底一样，可以测出海面波浪、海流、海平面的高度、海面的污染、海冰、海面温度、盐度、海面以上风的情况，还能推测海底的轮廓和海底地形。卫星上还有多个通信用的频道，可以将测得的海面各处的各种数据向陆上的基地转发。
年5月15日，我国成功发射海洋一号卫星。该卫星是我国第一颗用于海洋开发利用的试验型应用卫星。通过对海洋水色要素（叶绿素含量、悬浮泥沙）的探测，为海洋生物资源开发利用、海洋污染监测、防治海岸带资源开发和海洋科学研究等领域服务。
卫星和飞行器上遥感到的数据都有误差。因为光波、电磁波都要穿过变化多端的大气，所以需要将用遥感方法得到的数据与在海面用传感器测出的数据进行对照，得出校准值来校正遥感数据。光不能透过云雾，所以光波仪器还多一重困难，在有云的时候测不到海面的情况。
用遥感的方法可以一目十行地观测海洋，可是测得的数据并不完全反映海面的实际情况，显得比较粗糙。它的优点是有全局观点，测量的效率非常高，几乎能同时测出整个地球海洋不同海域的情况，还能连续不断地测量。如果用调查船在海面上测量，只能测到航线附近海域，而且效率很低，船走到下一个点时上一个点的海况已经变了，得不出同步观测和连续观测的结果，遇到狂风暴雨还不能作业。而在某个固定点进行的观测，虽然能得到连续真实数据，但是只能在有限的点观测。看来这三种办法各有利弊，不能互相代替，就像象棋里的车、马、炮一样，各有各的用途。