Одной из важнейших особенностей вод мирового океана является их повсеместно повышенная солёность (более 3 г/л). Общепринятая единица измерения солёности морских вод – промилле (одна десятая процента). Средняя величина солёности океанических вод – 35 промилле. При этом в отдельных районах она повышается вплоть до 47 промилле. Подобное повышение солёности характерно для обособленных, слабо связанных с остальной частью океана морей или заливов, при одном из двух дополнительных условий. Здесь либо должно идти активное испарение воды с поверхности (Персидский залив), либо – активный приток высокоминерализованных вод из глубинных источников (Красное море). В устьях крупных рек солёность, напротив, может существенно снижаться.
Среди растворённых в морской воде солей резко преобладает NaCl (78,3%), далее следуют MgCl2 (9,4%), MgSO4 (6,4%), CaSO4 (3,9%), KCl (1,6%), CaCO3 (0,04%).
Следует подчеркнуть, что морская вода представляет собой истинный, ионный раствор в чистом виде. Коллоидных частиц (мицелл) здесь не содержится. Причина в том, что истинный раствор с высокой концентрацией ионов действует, как электролит, и это вызывает коагуляцию коллоидов. Поэтому коллоидные частицы, попадая в морскую воду, быстро осаждаются.
Кроме солей, океанические воды содержат и растворённые газы. Среди них ведущую роль играют кислород и углекислый газ; иногда важное значение приобретает аммиак. В котловинах с ограниченным водообменном могут формироваться восстановительные условия, и в таких случаях ведущую роль среди растворённых газов приобретает сероводород (это характерно для глубинной части Чёрного моря).
Вопрос об источнике солей в морской воде многие годы оставался (и отчасти остаётся до сих пор) предметом дискуссий. Первоначально предполагали, что накопление солей в океане целиком связано с их поступлением в составе речного стока. Но расчеты показали, что процентное соотношение солей в морской воде сильно отличается от соотношения в речных водах, и объяснить такое изменение соотношений не удаётся. Ответ на вопрос удалось найти, когда на дне океана были обнаружены многочисленные глубинные высокоминерализованные термальные источники, поставляющие большое количество различных растворённых солей. По современным оценкам, вклад поверхностного стока и этих источников в дело «засоления» океанических вод является сопоставимым. В некоторых случаях роль глубинных источников высокоминерализованных вод может быть ведущей.
Не подлежит сомнению, что химизм вод мирового океана не всегда был одинаковым, а каким-то образом эволюционировал. Это следует из того, что состав океанических донных осадков хемогенного происхождения менялся с течением геологического времени. Наиболее показателен факт очень широкого распространения железистых осадков в глубоководных океанических отложениях, сформировавшихся на протяжении архея и, в особенности, раннего протерозоя (более полутора миллиардов лет назад). В настоящее время перенос соединений железа морскими водами невозможен. В них содержится растворённый кислород, а железо в окислительной среде является трёхвалентным, и его соединения практически нерастворимы. Очевидно, что на ранних этапах геологический истории, когда атмосфера Земли была бескислородной, окислительно-восстановительные условия в океане были также иными – и, соответственно, другим был состав растворённых в нём веществ.