Un primer tret de l’aigua marina és la seva composició. L’aigua del mar està formada per una complexa solució química de molts minerals derivats de l’escorça terrestre i de sals orgàniques que provenen de restes de plantes i d’animals. Els principals components sòlids dissolts a l’aigua del mar són el clor (55,1%) i el sodi (30,6%). Amb una presència molt menor hi ha el sulfat (7,6%), el magnesi (3,7%), el calci (1,2%) i el potassi (1,1%) (CEAB, 2015).

L’aigua del mar és evidentment salada i aquesta salinitat indica la concentració de sòlids dissolts. Aquesta concentració varia depenent de l’espai i del temps a causa de les diferències existents entre evaporació i precipitació, i també per l’aportació d’aigua dolça provinent dels continents i dels casquets polars.

De mitjana la salinitat de l’aigua dels oceans és d’uns 35 psu (practical salinity units), però existeixen importants diferències latitudinals. La màxima salinitat en mar obert es troba a les latituds compreses entre els 20º i 30º Nord i Sud, amb una relació directa amb l’evaporació i inversa amb la precipitació. Ara bé, els valors més elevats es registren en els mars tancats o poc oberts de l’hemisferi nord com ara el mar Mediterrani o el mar Roig, on l’evaporació és molt gran, la precipitació no és gaire important i les aportacions d’aigua dolça dels rius són poc significatives (NASA, 2015).

La concentració de sal disminueix a mesura que augmenta la latitud. Un lloc on es registren valors molt baixos és al golf de Bòtnia, situat a l’extrem nord del mar Bàltic. No obstant això, a les latituds equatorials els valors són inferiors a les franges immediatament adjacents a causa de la major precipitació i de l’aportació d’aigua dolça de rius com ara l’Amazones o el Congo

Una altra característica que cal tenir en compte és la temperatura de l’aigua del mar, que serveix per diferenciar una massa d’aigua d’una altra i que origina moviments verticals a causa de les diferències de densitat. La temperatura de l’aigua del mar en superfície disminueix a mesura que augmenta la latitud. La mitjana anual a la zona equatorial és d’uns 30ºC, mentre que als pols és d’uns 2ºC sota zero (NASA, 2015). Els mars de l’hemisferi nord són més càlids que els de l’hemisferi sud perquè en el primer hi ha la presència de més terres emergides i en el segon hi ha l’Antàrtida. En mar obert les isotermes van molt en paral·lel a la latitud, gradació que es veu distorsionada per la presència dels continents. La temperatura de l’aigua del mar no varia sols en superfície, sinó que també ho fa en profunditat.

Com a conseqüència de les diferències de salinitat i temperatura l’aigua dels oceans presenta densitats diferents tant en superfície com en profunditat. Així, la densitat disminueix amb l’augment de la temperatura, el descens de la salinitat i la baixada de la pressió. És per això que la densitat augmenta latitudinalment des de l’equador fins als pols; la densitat també augmenta en profunditat fins que s’arriba a la picnoclina, a partir de la qual ja no augmenta, tot i guanyar profunditat.