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La densità dell’acqua di mare dipende dalla salinità e dalla temperatura. L’acqua salata raggiunge una densità massima a -2°C; le acque fredde sono dunque più pesanti, e tendono a sprofondare sotto le acque calde, che possono raggiungere 27 °C in superficie vicino all’Equatore e perfino 35,6°C nel Golfo Persico. L’acqua marina comincia a gelare attorno a -3°C nelle regioni polari.

L’acqua di mare è una sostanza complessa nella quale si trovano numerosissimi sali mine­rali disciolti, il principale dei quali è il cloruro di sodio (NaCl). La salinità dell’acqua di mare corrisponde al contenuto totale di sali sciolti. Essa è in media di 35 g per litro. Tuttavia risulta più debole (da 30 a 33 g/1) nei mari polari e nei mari che ricevono acqua dolce da numerosi corsi d’acqua (il Baltico ha una salinità di 20 g/1), e più forte nei mari sottomessi a un’intensa evaporazione nelle re­gioni calde e tropicali (44 g/1 nel Mar Rosso).

I gas dell’atmosfera si ritrovano sciolti nell’ac­qua di mare, in particolare l’ossigeno, indi­spensabile alla fauna e alla flora sottomarine. Il contenuto in ossigeno delle acque superficiali è superiore nelle acque fredde (8 ml/1 nell’Ocea­no Antartico) piuttosto che in quelle calde (4,5 ml/1 nelle acque tropicali ed equatoriali).