Первые соображения о круговороте воды были высказаны во Франции Бернаром Палисси, издавшим в 1580 г. небольшую книгу, в которой впервые указывалось на дождевые осадки как основной источник питания рек и подземных вод. Он же за 200 лет до Эразма Дарвина, которому приписывают честь правильного объяснения механизма круговорота воды, верно понял принцип действия артезианских колодцев. Но действительно поворотным пунктом стали исследования Пьера Перро (1611-1680) которому было поручено соорудить водопровод для Лувра. В процессе этой работы он фактически провел воднобалансовые расчеты. Он измерил отдельные элементы круговорота воды и доказал, что сумма осадков в одном из районов верхней части бассейна реки Сены по меньшей мере в шесть раз превышает расход воды вышележащего притока Сены, т. е. именно осадки обеспечивают ток воды в реках. Из его же работ следовало, что часть влаги на сушу поступает с моря. Английский астроном Эдмон Галлей (1655-1742) первым измерил испарение с поверхности моря и прямо указал, что океан и есть источник водяного пара, порождающего осадки над сушей. Измерения и выводы из них стали возможны благодаря появлению первых пунктов гидрологических и метеорологических наблюдений. Здесь тоже следует отдать должное Леонардо да Винчи, предложившему измерять скорость течения воды с помощью поплавков. В 1654 г. первую международную сеть гидрологических наблюдений создал герцог Тосканский.

Первые обширные сведения об океане были получены после кругосветного путешествия английской экспедиции на судне "Челленджер" (1872-1876 гг.), во время которого У.Томсон использовал созданный им лот с динамометром и металлической струной вместо пенькового каната. Только после этой экспедиции удалось составить довольно достоверные карты океана и весьма точно определить его площадь, объем и среднюю глубину. Особенно быстро изучение океана шло в XX в.

В период второй мировой войны для измерения глубин стали использовать эхолоты и гидролокаторы. Это системы, посылающие импульсы или луч механическим или электронным способом с корабля ко дну, от которого они отражаются, а отраженный сигнал принимается на борту судна приемным устройством. По времени прохождения сигнала до дна и обратно рассчитывают глубину в данной точке. Для построения последнего, пятого издания генеральной батиметрической карты Мирового океана, опубликованной в 1982 г., были использованы миллионы промеров глубин, которые, несмотря на мощную вычислительную технику, пришлось обрабатывать 7 лет.

В 1853 г. в Бельгии состоялась первая Международная встреча гидрографов. Они стремилисьпонять взаимосвязь океана и погоды, а сейчас эта проблема еще теснее соединила океанологов и метеорологов. Еще Э.Галлей сумел подсчитать испарение с поверхности Средиземного моря и указал на важное значение испарения и транспирации с поверхности суши, благодаря чему не все выпавшие осадки стекают в море. А на рубеже XVIII и XIX вв. Джон Дальтон показал, что испарение с поверхности Земли должно быть меньше, чем сумма осадков, иначе реки исчезли бы. Он же попытался рассчитать водный баланс для Англии и Уэльса.