Laut
Selatan mencapai 35. Salinitas di Laut Tengah sedikit lebih tinggi dari laut pada umumnya yaitu senilai 38 sementara salinitas di Laut Merah bagian utara bahkan dapat mencapai 41. Komposisi zat larut di dalam samudra relatif stabil. Natrium dan klorida, yang merupakan unsur pembentuk garam biasa, mencakup sekitar 85% dari zat padat yang terlarut dalam air laut. Terdapat pula
ion-ion logam seperti magnesium, kalsium, dan ion-ion negatif seperti sulfat, karbonat, dan bromida. Air laut terlalu asin untuk diminum oleh manusia dan ginjal manusia tidak dapat mengeluarkan urin yang seasin air laut.
Walaupun jumlah garam di samudra relatif konstan selama jutaan tahun, beberapa faktor dapat mempengaruhi perubahan salinitas air laut. Faktor yang dapat meningkatkan salinitas adalah evaporasi dan pembentukan es laut (karena saat es terbentuk, garam yang terlarut tidak akan ikut beku sehingga bercampur dengan air laut di bawah es) dapat meningkatkan salinitas sementara faktor yang
dapat menurunkan salinitas adalah presipitasi, pelelehan es, serta air tawar yang masuk dari sungai dan aliran permukaan ("runoff"). Sebagai contoh, air di Laut Baltik memiliki tingkat keasinan yang sangat rendah hingga dapat tergolong sebagai air payau karena ada banyak sungai yang mengalir ke laut ini. Sementara itu, air Laut Merah memiliki salinitas yang tinggi akibat tingkat
evaporasinya yang juga tinggi. Suhu laut bergantung pada tingkat radiasi matahari yang diterima. Di wilayah tropis, matahari hampir berada tepat di atas kepala, sehingga suhu di permukaan dapat naik hingga lebih dari 30 °C. Sementara itu, di dekat wilayah kutub, suhu permukaan yang berada dalam keseimbangan dengan es laut tercatat sekitar-2 °C. Perbedaan suhu tersebut
menjadi faktor yang mendorong sirkulasi arus air di samudra. Arus hangat di permukaan mengalami pendinginan seiring pergerakannya menjauhi wilayah tropis sehingga airnya menjadi lebih padat dan bergerak ke kedalaman yang lebih dalam. Sementara itu, air dingin bergerak ke arah khatulistiwa dari dasar laut, didorong oleh perubahan suhu dan kepadatan air, dan akhirnya naik lagi ke
permukaan. Air di laut dalam memiliki suhu sekitar-2 °C hingga 5 °C di seluruh dunia. Air laut dengan salinitas 35 memiliki titik beku sekitar 1.8 °C. Jika suhunya sudah cukup rendah, kristal es akan terbentuk di permukaan. Kristal-kristal ini akan pecah menjadi kepingan-kepingan kecil dan membentuk suspensi yang dikenal dengan sebutan frazil. Dalam keadaan yang tenang,
frazil akan membeku menjadi selubung-selubung es tipis yang disebut nilas, yang akan menjadi semakin tebal setelah es-es baru terbentuk di bawahnya. Di lautan yang bergejolak, kristal frazil akan berpadu menjadi piringan-piringan datar yang disebut "panekuk". Piringan-piringan ini nantinya akan bersatu dan membentuk hanyutan es. Sementara itu,
selama proses pembekuan, air garam dan udara terperangkap di antara kristal-kristal es. Nilas mungkin memiliki tingkat keasinan sebesar 12-15 , tetapi ketika es air mencapai usia satu tahun, salinitas akan turun menjadi 4-6 .
Kadar oksigen di dalam air laut tergantung pada organisme fotosintesis yang tinggal di dalamnya, terutama alga, fitoplankton, dan tumbuhan seperti rumput laut. Pada siang hari, organisme-organisme ini melakukan fotosintesis dan menghasilkan oksigen yang larut ke dalam air laut. Oksigen terlarut ini lalu dimanfaatkan oleh hewan-hewan laut. Fotosintesis terhenti pada malam hari dan jumlah oksigen yang
terlarut pun mengalami penurunan. Cahaya sangat penting untuk proses fotosintesis. Sudut matahari, kondisi cuaca, dan kekeruhan air menentukan jumlah cahaya yang dapat menembus laut. Kebanyakan cahaya dipantulkan di permukaan, dan cahaya merah akan terserap di bagian atas. Cahaya kuning dan hijau dapat menjangkau kedalaman yang lebih besar, sementara cahaya biru dan nila bisa menembus kedalaman
hingga 1000 m. Di bawah kedalaman 200 m, tidak terdapat cukup cahaya untuk melakukan fotosintesis. Maka dari itu, di laut dalam, sangat sedikit oksigen terlarut yang tersedia. Sebagai gantinya, bakteri anaerobik mengurai materi organik yang jatuh dari atas untuk menghasilkan hidrogen sulfida (H2S). Namun, diperkirakan pemanasan global akan mengurangi oksigen di permukaan laut dan di perairan dalam, karena kelarutan oksigen akan mengalami penurunan jika suhu naik.
Angin yang berhembus di permukaan laut menyebabkan pergesekan antara udara dan laut. Pergesekan ini tidak hanya akan membentuk ombak, tetapi juga membuat air laut di permukaan bergerak searah dengan angin. Meskipun arah angin seringkali berbeda-beda, kebanyakan angin berhembus dari satu arah, sehingga arus di permukaan dapat terbentuk. Angin barat paling sering ditemui di daerah
lintang tengah, sementara angin timur mendominasi wilayah tropika. Ketika air bergerak dengan cara seperti ini, aliran air dari tempat lain akan mengisi kekosongan, sehingga terbentuklah arus yang bergerak melingkar di permukaan yang disebut "girus". Terdapat lima girus utama di samudra dunia: dua di Samudra Pasifik, dua di Samudra Atlantik, dan satu di Samudra Hindia. Girus Atlantik Utara
yang membentuk Laut Sargasso memiliki tingkat keasinan setinggi 38. Girus-girus lainnya yang lebih kecil dapat ditemui di laut-laut kecil. Selain itu, terdapat pula satu girus yang mengalir di sekitaran Antartika. Girus-girus tersebut telah mengikuti arah yang sama selama beberapa milenium dan dipengaruhi oleh topografi daratan, arah angin, serta efek
Coriolis. Arus permukaan mengalir searah jarum jam di Belahan Utara dan berlawanan dengan arah jarum jam di Belahan Selatan. Air yang bergerak menjauhi khatulistiwa bersuhu hangat, sementara arus yang berlawanan arah telah kehilangan sebagian besar panasnya. Arus-arus tersebut mengatur iklim Bumi, mendinginkan kawasan khatulistiwa, dan menghangatkan kawasan-kawasan di lintang yang
lebih tinggi. Iklim global sangat dipengaruhi oleh samudra dunia, sehingga model iklim global menggunakan model-model arus samudra serta model-model komponen penting lainnya, seperti atmosfer, permukaan tanah, aerosol, dan es laut. Model-model samudra memanfaatkan ilmu-ilmu dari bidang dinamika fluida geofisika, yang mendeskripsikan arus fluida berskala besar seperti air laut.
Arus di permukaan hanya berdampak terhadap permukaan laut yang terletak beberapa ratus meter di atas, tetapi terdapat pula arus di kedalaman samudra yang dipicu oleh pergerakan air di dasar. Terdapat sebuah arus yang mengalir di semua samudra dunia yang disebut arus termohalin. Pergerakan arus ini bersifat lambat dan didorong oleh perbedaan kepadatan air yang
disebabkan oleh perbedaan salinitas dan suhu. Di kawasan lintang tinggi, air didinginkan oleh suhu atmosfer yang rendah, dan lalu menjadi semakin asin akibat proses pembentukan es air laut. Akibat kedua faktor tersebut, air menjadi semakin padat dan tenggelam. Dari laut dalam di dekat Greenland, air tersebut mengalir ke arah selatan. Ketika aliran air tersebut mencapai kawasan Antartika,
akan datang pula air dari kawasan dingin lainnya, dan lalu aliran tersebut akan mengalir ke arah timur. Aliran tersebut kemudian terbagi menjadi dua aliran ke arah utara, yaitu ke Samudra Hindia dan Pasifik. Di sini air mulai menghangat, kepadatannya berkurang, dan lalu naik ke permukaan, dan akhirnya berputar kembali ke arah selatan. Beberapa akan
mengalir kembali ke Samudra Atlantik. Dibutuhkan waktu ribuan tahun untuk menuntaskan pola sirkulasi ini.
Selain girus, terdapat pula arus permukaan yang bersifat sementara dan hanya akan muncul dalam kondisi-kondisi tertentu. Ketika ombak pecah di pesisir pada sudut tertentu, arus sejajar pantai akan terbentuk, sehingga air akan terdorong sejajar dengan garis pantai. Arus sejajar pantai akan semakin kuat jika ombak yang pecah semakin besar, panjang