L’exploration de l’océan a d’abord eu besoin de la navigation et de ses progrès. La navigation se développe parallèlement à l’intensification des échanges commerciaux suite à la naissance de l’agriculture en Egypte et en Mésopotamie (vers 8 000 ans av. J.-C.). Les Phéniciens de l’Antiquité sont à l’origine de l’art de la navigation lointaine (entre 1 200 et 600 ans av. J.-C, en mer Rouge, Atlantique Est, océan Indien). La science de la navigation s’éveille avec la civilisation grecque. Dès la Haute Antiquité (- 58 av. J.-C. à 250 ap. J.-C.), des philosophes comme Aristote (384-322 av. J.-C.), puis Pline l’Ancien (23-79), étudient les organismes marins.
Cependant avant le 19e siècle, on ne peut pas véritablement parler d’océanographie même si les premiers grands navigateurs recueillent des observations sur les mers qu’ils traversent et réalisent des cartes. Durant le Moyen Âge, l’exploration des océans s’intensifie grâce aux Arabes, Vikings, Chinois et Polynésiens. Les musulmans, en développant leur commerce, utilisent l’astrolabe*, rapportent des boussoles* de Chine, enrichissent la géographie de connaissances mathématiques et astronomiques*. La Renaissance est l’ère des grandes découvertes, de l’expansion maritime. La cartographie (édition des cartes et plans) se développe : les navigateurs et les scientifiques se mettent à échanger des informations car ce sont les compilateurs qui font les cartes et non plus les marins eux-mêmes. Des noms de marins célèbres sont restés (les navigateurs portugais Christophe Colomb, 1450-1506 ; Vasco de Gama, 1469-1524 ; Fernando Magellan, 1480-1521…) mais les motivations de ces voyages sont avant tout économique et religieuse (établir des comptoirs, des colonies).
Au cours du 18e siècle, en Europe, de nouveaux courants scientifiques et philosophiques émergent (Les Lumières).
Un vent nouveau souffle sur les sciences naturelles, les océans deviennent objets de découvertes et des naturalistes* embarquent sur les navires.
Suite aux expéditions commerciales, des progrès techniques ont permis d’améliorer la navigation (meilleure connaissance des côtes, des vents, des courants).
Des expéditions scientifiques, financées par les gouvernements ou par des académies scientifiques* voient le jour. Ainsi des scientifiques sont envoyés explorer les mers et cartographier de nouvelles régions.
Des naturalistes* et des peintres embarquent pour dessiner et classer les nouvelles espèces découvertes dont, les animaux et végétaux marins.
De cette façon, l’inventaire des espèces marines s’enrichit. Les articles consacrés à la mer dans l’Encyclopédie sont de plus en plus nombreux.
Les voyages des grands navigateurs du 18e siècle qui explorèrent l’immensité du Pacifique donnent lieu à de riches publications et suscitent un engouement pour l’étude de l’océan et la diversité des êtres vivants le peuplant. Même si ces grands navigateurs (le capitaine James Cook, 1728-1779 ; Louis Antoine de Bougainville, 1729-1811 ; le comte de La Pérouse, 1741-1788) étaient surtout des conquérants et des commerçants, des naturalistes avaient aussi participé aux périples.
Le naturaliste français Philibert Commerson (1727-1773) embarque en 1766 avec Bougainville pour son voyage autour du monde ; le naturaliste et botaniste britannique Joseph Banks (1743-1820…) prend le départ du premier voyage de James Cook en 1768.
Leurs voyages inspirèrent les futures expéditions purement scientifiques des 19e et 20e siècles.
Pendant la première moitié du 19e, se développent ce qu’on appelait des croisières de naturalistes*. Ainsi Charles Darwin (1809-1882), à 22 ans, participe en tant que naturaliste volontaire à l’expédition de reconnaissance et d’exploration scientifique dans les mers du Sud à bord du HMS (Her Majesty’s Ship) Beagle. Pour cette mission, le navire a été doté de laboratoires. Charles Darwin procède à des observations multiples, étudie les récifs coralliens, utilise des filets à plancton pour capturer des petites créatures dérivant dans les eaux. Ces observations et la collection qu’il réalise lui permettent d’écrire un résumé de sa théorie qui devient en 1859 un classique de la littérature scientifique : De l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle ou la préservation des races favorisées dans la lutte pour la vie.