ويعتبر المحيط الهادئ أعمق المحيطات ويصل متوسط عمقه إلى 3,940م. أما الأطلسي فهو أكثر المحيطات ضحالة، ويصل متوسط عمقه إلى 3,580م. وتقع أعمق نقطة معروفة في المحيط الأطلسي في الخندق السحيق الموجود في بورتوريكو وعمقها 8,648م تحت مستوى سطح البحر. ومتوسط عمق المحيط الهندي 3,840م، وأعمق نقطة معروفة فيه تقع في خندق جاوة السحيق وعمقها 7,725م تحت مستوى سطح البحر.
درجة الحرارة. تختلف درجة حرارة سطح المحيط، إذ تبلغ 2°م تحت الصفر بالقرب من القطبين الشمالي والجنوبي وحوالي 30°م بالقرب من خط الاستواء. وتتجمد المياه السطحية للبحر في المناطق القطبية. وتوجد المياه الأكثر دفئًا في المحيط الهادئ الاستوائي الغربي. كما تؤثر تيارات المحيط في حرارة المياه السطحية. وعندما تتحرك التيارات بالمحيط، فإنها تحمل المياه الدافئة من المنطقة الاستوائية نحو القطبين. وتأتي الحركات الأخرى في المحيط بالمياه الباردة من الأعماق نحو السطح، لذلك تنخفض درجة حرارة المياه السطحية.
تختلف أيضًا درجة حرارة المحيط باختلاف العمق. وبصفة عامة، تنخفض درجة حرارة المياه كلما ازداد العمق. وتمتد المياه السطحية الدافئة لأعماق 150م تقريبًا بالمناطق الاستوائية، وإلى حوالي 300م بالمناطق شبه الاستوائية. وتنخفض درجة الحرارة بسرعة تحت المياه السطحية مشكّلة طبقة تسمى المنخفض الحراري. ويتراوح ارتفاع المنخفض الحراري بين 300م تقريبًا و910م. كما يبرد الماء ببطء أكثر تحت منطقة المنخفض الحراري. وبالقرب من قعر عمق البحر، يتراوح معدل درجة حرارة المحيط بين 1°م و4°م.
علماء كيمياء المحيط يدرسون التركيب المعدني لمياه البحر. ويُدْلي العلماء جهازا يسمى قارورة نانسن في المياه العميقة لأخذ عينات من مياه البحر.