Первая попытка научного исследования Мирового океана и его дна была сделана британской экспедицией на корабле «Челленджер» (1872 - 1876). Это плавание заложило основы современной океанологии. Метод ехолотування, разработан в годы Первой мировой войны, позволил составить новые карты шельфа и материкового склона. Специальные океанологические научные учреждения, появившиеся в 20-30-е pp. XX ст., распространили свою деятельность на глубоководные части океана. Однако настоящий прогресс в исследованиях начался лишь после окончания Второй мировой войны (1939-1945), когда в изучении океана приняли участие военно-морские силы различных стран. В то же время появилось много океанографических станций.

Ведущая роль в подводных исследованиях принадлежала США и СССР; в меньших масштабах подобные работы проводили Великобритания, Франция, Япония, ФРГ и другие страны. В течение двух десятков лет удалось получить достаточно полное представление о рельефе океанического дна. На опубликованных картах рельефа дна вырисовывалась картина распределения глубин. Большое значение имели также исследования дна океана с помощью ехозон-ления, при котором звуковые волны отражаются от поверхности коренных пород, захороненных под рыхлыми осадками.

Заметным шагом вперед в исследования океана была разработка глубоководных аппаратов с иллюминаторами. В 1960 г. Жак Пикар и Дональд Уолш на батискафе «Триест» совершили погружение к самой глубокой на Земле Марианской впадины в Тихом океане, достигнув глубины 10 919 м. «Пятно ныряния блюдце» Жак-Ива Кусто оказалось наиболее удачным среди аппаратов подобного типа; с его помощью удалось открыть удивительный мир коралловых рифов и подводных каньонов до глубины 300 м. Другой аппарат «Алвин», спускался до глубины 3650 м (при проектной глубине погружения до 4580 м) и активно использовался в научных исследованиях. Как и концепция тектоники плит революционизировала геологическую теорию, глубоководное бурение сделало переворот в представлениях о геологическую историю.