溶解在海水中的氧是海洋生命活动不可缺少的物质。它的含量在海洋中的分布，既受化学过程和生物过程的影响，还受物理过程的影响。这方面的研究，从19世纪就已经开始。在20世纪初期建立了适合现场分析的温克勒方法（见海水分析化学）以后，进展比较快，至40年代前后，已取得了关于大洋中氧含量分布的比较完整的资料。
来源
海水中的溶解氧有两个主要来源:①大气;②植物的光合作用。
大气中的游离氧能够溶入海水；海水中的溶解氧能够逸入大气。在海－气界面上的这种交换，通常处于平衡状态（见气体在海洋与大气间的交换）。因此，海水中氧的消耗，可以从大气得到补充。
浮游植物在有光的环境里，通过光合作用，吸收二氧化碳和海水营养盐，而制造有机体和释放氧；在无光环境里，通过呼吸作用使一些有机体被氧化，消耗氧而释放二氧化碳。这两个过程可概括表达为：故真光层海水中氧的消耗，也可从浮游植物的光合作用得到补充。
分布
氧在海水中的溶解度，随温度的升高而降低，随海水盐度的增加而减少，在浮游生物生长繁殖的海域，表层海水的溶解氧含量不但白天和黑夜不同，而且随季节而异，加上海流等因素的影响，使溶解氧在海洋中形成了垂直分布和区域分布。
按照溶解氧垂直分布的特征，通常把海洋分成3层：①表层。风浪的搅拌作用和垂直对流作用，使氧在表层水和大气之间的分配，较快地趋于平衡。个别海区在50米深的水层之上，由于生物的光合作用，出现了氧含量的极大值。②中层。表层之下，由于下沉的生物残骸和有机体在分解过程中消耗了氧，使氧含量急剧降低，通常在700～1000米深处出现氧含量的极小值(此深度因区域不同而异)。③深层。在氧含量为极小的水层之下,氧含量随深度而增加。
统观氧在垂直方向的分布，知海洋中的氧都来自表层,所以表层水是富氧的。海洋深处的氧,主要靠高纬度下沉的表层水来补充。如果没有这种表层水的补充，仅靠氧分子从表层向深处扩散，其速度很缓慢，难以满足有机物分解的需要，势必造成深层水缺氧甚至于无氧。
在太平洋和大西洋南纬50度处，都有富氧的表层水下沉,形成南极中层水，它一直向北延伸,可到达南纬20度的800米深处；在北大西洋北纬60度处的表层水，下沉而成深层水，它向南运动，一直延伸至南大西洋；南太平洋在南极下沉的富氧水，至深层可向北流动而达北太平洋。这些从高纬度下沉而成的中层和深层海水，其氧含量在流动过程中都逐渐降低。总之，氧在海洋中的区域分布，和海洋环流有密切的关系，加上海洋生物的分布和大陆径流的影响，变得非常复杂。但就3大洋的平均氧含量来说，大西洋最大，印度洋其次，太平洋最小。这主要是3大洋的环流情况不同所造成的。
渤海、黄海和东海都比较浅，大部分处于深度不到200米的大陆架海区，所以氧的分布和大洋不同，而且变化复杂。以南黄海为例：冬季海水对流强，垂直分布均匀；春季表层水开始升温，氧的溶解度变小，使氧含量逐渐降低，至夏季达极小值。表层水温的升高，还使温跃层逐渐加强，阻碍氧的扩散。故在每年5月至8月间，在南黄海温跃层之下出现氧含量的极大值，饱和度可达120％。底层水由于有机物的分解，从春季开始,氧含量逐月降低，至11月达极小值。就氧含量的年平均值（12个月的平均值）及其变化幅度而言，南黄海都以近岸为高，随离岸距离的增加而降低。就垂直分布而言，氧含量在深约20米处有一极大值，而表层和底层的平均氧含量都比较低。南黄海属浅海，其氧含量因受气候和陆地的影响比较大，所以一年之中不停地变化。
对海洋环境的影响
海水中溶解氧的存在，为海洋生物提供了生存的环境。不只如此,在富氧的海水中,形成一个氧化环境，使水体中一些变价元素处于氧化态。但是在缺氧的海水中，海水的氧化还原电位降低，形成了还原环境，使一些变价元素处于还原态。例如铀在富氧海水中以易溶的UO2(OH)婣形态存在,但在缺氧水中,则易生成二氧化铀而沉淀。
在缺氧的水体中，硫酸盐还原菌能将硫酸盐和一些含硫化合物还原为硫化氢。例如黑海在深约100米处有一个较强的温盐跃层，阻碍氧向深处补充，致使深度超过200米的海水中无氧，适宜于硫酸盐还原菌滋生，因此逐渐产生硫化氢。
有机物在深水中分解时，消耗的氧量与水团的年龄和运动过程有关，故可根据氧在海洋中的分布和变化划分水团，并估算水团的年龄和运动速度，包括它由表层下沉的时间等等。