De fysiske og kjemiske egenskapene til sjøvann varierer avhengig av breddegrad, dybde, nærhet til land og tilførsel av ferskvann. Omtrent av sjøvannet består av oppløste forbindelser, mens den resterende delen er rent vann. Den kjemiske sammensetningen av sjøvann skyldes prosesser som erosjon av stein og sedimenter, vulkansk aktivitet, gassutveksling med atmosfæren, metabolske prosesser og nedbrytningsstoffer fra organismer, samt regn. I tillegg til karbon er de næringsstoffene som er essensielle for levende organismer nitrogen og fosfor, som finnes i begrenset mengde i sjøvann og derfor ofte er bestemmende faktorer for de organiske kretsløpene i havet. Konsentrasjonene av fosfor og nitrogen er generelt lave i sonen der sollyset trenger ned, fordi disse stoffene raskt tas opp av levende organismer. Andre viktige stoffer i sjøvann er silisium og kalsium.