Arrangemanget kommer att se Glasgow-baserade Clyde Space bygga två små satelliter som kallas CubeSats för att observera den föränderliga biologin i ythavet.
Forskare anser att det har konsekvenser för bland annat den marina näringskedjan, fisket och klimatforskare.
Clyde Space sa att samarbetet skulle kunna bli en "game changer".
Projektet leds av John M Morrison, professor i fysik och fysikalisk oceanografi vid University of North Carolina.
Det omfattar också forskare från andra organisationer som Nasa och Hawk Institute for Space Sciences.
Clyde Spaces verkställande direktör Craig Clark sade: " Vi är oerhört glada över att få vara med i detta uppdrag.
"Tidigare uppdrag har använt stora satelliter som kommer med ett stort pris fäst medan CubeSats är flexibla, billiga och ekonomiskt livskraftiga."
Clyde Space specialiserar sig på att producera små satellit-, nanosatellit- och CubeSat-system.
Det byggde UKube-1 som lanserades i rymden från Kazakstan i juli förra året.
Företaget som designade och byggde Skottlands första satellit har samarbetat med USA-baserade forskare för att utveckla ny teknik för att studera havsbiologi.