Naudojant nuotolinio valdymo povandeninius aparatus, 1977 m. atrastos hidroterminės angos (juodieji ir baltieji rūkaliai), iš kurių veržiasi karštas, cheminių medžiagų prisotintas vanduo, sudarantis sąlygas gyvybei be saulės šviesos. Autonominiai aparatai leidžia tyrinėti aplinką po šelfiniais ledynais. Robotai su lanksčiais pirštais gali saugiai imti mėginius, o Kinijos mokslininkai, naudodami giluminį povandeninį laivą, pasiekė Marianų lovį (10 909 m gylį), kur vyrauja didelis slėgis, žema temperatūra ir visiška tamsa. Vandenyno hidroterminė anga – tai anga vandenyno dugne, išskirianti karštus, mineralų gausius tirpalus.

Okeanologai bendradarbiauja su NASA, tirdami vandenynus iš kosmoso. Palydovai leidžia greitai apžiūrėti didelius plotus (milijoną matavimų per minutę, kai laivui prireiktų dešimties metų). Derinant palydovų duomenis ir matavimus vandenyne, gaunama daug informacijos. Nuo 1992 m. vidutinis Pasaulinio vandenyno lygis apskaičiuojamas pagal palydovų duomenis. 2020 m. NASA ir ESA paleido palydovą „Sentinel-6 Michael Freilich“ vandenyno lygiui matuoti. Nuo 1993 m. vidutinis vandenyno lygis pakilo apie 100 mm.

Okeanologija yra mokslas, nagrinėjantis fizines, chemines, geologines ir biologines vandenynų bei jūrų savybes ir procesus. Oficiali okeanologijos pradžia laikoma 1872–1876 m. britų laivo „Čelendžeris“ ekspedicija, kurios metu surinkti duomenys apie temperatūrą, cheminę sudėtį, sroves, gyvūniją, augaliją ir dugną. XX amžiuje patobulėjusios technologijos, įskaitant GIS, leido geriau suprasti vandenynų pokyčius. Geografai prisideda prie tyrimų analizuodami erdvinius duomenis ir kurdami žemėlapius bei modelius.

Klaipėdos universiteto Jūros tyrimų institutas tiria Baltijos jūrą ir pakrantes: vandens žydėjimą, žuvų išteklius, invazines rūšis, dugno ekosistemas, apdoroja palydovų ir dronų duomenis, kartografuoja įvairius duomenis (skaidrumą, temperatūrą, bangavimą, kranto pokyčius), tyrinėja laivų ir uosto statinių parametrus, teikia siūlymus dėl neigiamo poveikio mažinimo. Šiems tyrimams naudojami, pavyzdžiui, dronai su kameromis, autonominės transporto priemonės, plūdės, palydovinis žymėjimas.

Šiuolaikiniuose vandenynų tyrimuose naudojami įvairūs metodai ir įrankiai: okeanografiniai laivai, dronai su kameromis, plūdurai, lėktuvai, specialūs laivai su tralais, palydovai, stebėtojai, vandens mėginių ėmimo prietaisai, nuotolinio valdymo ir autonominės transporto priemonės, tinklai, palydovinis žymėjimas, echolotai, nardytojai su akvalangais ir žmonių valdomi povandeniniai laivai. Fitoplanktonas – mikroskopiniai organizmai vykdantys fotosintezę, zooplanktonas – smulkūs gyvūnai, mintantys fitoplanktonu, o echolotas – prietaisas gyliui matuoti ultragarsu.

Pasaulinio vandenyno tyrimai yra susiję su atradimais ir technologinių išradimų paieškomis, įkvėptomis giluminių gyvūnų. Tyrimai padeda rasti sprendimus ir apsisaugoti nuo pavojų, pavyzdžiui, cunamių, naftos išsiliejimų, skatina kurti inžinerines naujoves. Atrandama naujų išteklių ir ieškoma būdų išsaugoti vandenyną ateities kartoms. Mokslininkų darbas vandenynų tyrimų laive yra patrauklus, bet susijęs su iššūkiais: atšiauriomis sąlygomis, ilgomis darbo valandomis, atotrūkiu nuo šeimos ir techniniais sunkumais. Didelė dalis povandeninio pasaulio vis dar neištyrinėta.