皇家海军尝试绘制全世界的海岸线，发现大部分海洋似乎都相当深。开启现代科学海洋学的是1872-76年的挑战者号远征。英国政府1871年接受皇家学会的建议，宣布探索世界大洋并进行科学调查。由威维尔·汤姆森和发起，改装了皇家海军的挑战者号并配备独立的自然史和化学实验室。在汤姆森的科学监督下，近7万海里（13万公里）的航程总共进行了492次深海探通、133条海底挖掘、151次开阔水域拖网和263次连续水温观测，并发现约4700种新的海洋生物。挑战者号远征是人类史上第一次真正海洋巡航的科学考察，为整个学术和研究学科