Համաշխարհային օվկիանոսի առաջին հետազոտողները եղել են ծովագնացները։ Շուրջերկրյա ճանապարհորդության ժամանակաշրջանում ուսումնասիրվել են մայրցամաքներ, օվկիանոսներ և կղզիներ։ Ֆեռնան Մագելանի (1519—1522), ապա նաև Ջեյմս Կուկի (1768—1780) ղեկավարած արշավախմբերը եվրոպացիներին հնարավորություն տվեցին պատկերացում կազմել Երկիր մոլորակի ցամաքները շրջապատող ջրային գոտիների և առհասարակ մայրցամաքների ուրվագծերի մասին։ Կազմվեցին առաջին քարտեզները։ 17–18-րդ դարերում գծագրվեցին ծովափնյա շրջանները, և համաշխարհային քարտեզն ստացավ ժամանակակից տեսք։ 17-րդ դարի կեսերին հոլանդացի աշխարհագրագետ Բերնխարդ Վարենն առաջարկեց օգտագործել «Համաշխարհային օվկիանոս» տերմինը՝ նկատի ունենալով Երկրի ջրային մակերեսը։

1872 թվականի դեկտեմբերի 22-ին Պորտսմութ անգլիական նավահանգստից ճանապարհ է ընկնում «Չելենջեր» (անգլ.՝ HMS Challenger) առագաստանավը՝ հատուկ նախատեսված առաջին օվկիանոսահետազոտության արշավախմբի համար^[2]։

Համաշխարհային օվկիանոսի ժամանակակից հասկացությունը 20-րդ դարի սկզբին կազմել է ռուս-խորհրդային աշխարհագրագետ, օվկիանոսագետ և քարտեզագետ Յուլի Շոկալսկին (1856–1940)։ Նա առաջինն է, ով գիտության ոլորտ է ներմուծել «Համաշխարհային օվկիանոս» տերմինը՝ համարելով բոլոր օվկիանոսները (Ատլանտյան, Խաղաղ, Հնդկական, Հյուսիսային սառուցյալ) վերջինիս մաս։

20-րդ դարի երկրորդ կեսին սկսվել է օվկիանոսների հատակի մշտական և խոր ուսումնասիրություն։ Ձայնատեղորոշման մեթոդով կարողացան ավելի լավ հասկանալ օվկիանոսների հատակի ռելիեֆը, խորությունը։