環境地學的一個分支，研究污染物進入海洋的途徑，污染物在海洋中的分佈、遷移、轉化的規律和對海洋生物，以及對人體的影響；並在此基礎上提出保護和改造海洋的措施。
學科的興起 海洋是自然資源的寶庫。海洋沿岸是建設城市、發展工農業生產和旅遊事業，以及建立休養地的好地方。海上航線是天然的交通大道。隨著海洋資源的開發，沿海城市和生產的發展，沿海港口頻繁的貿易往來，海洋環境的污染日趨嚴重。。例如，由於人類的活動，海洋中的重金屬和放射性物質在逐年增加，海洋中本來不存在的有機化合物──DDT、多氯聯苯等，不僅在近海發現，而且在3000米的深海處和南極冰塊中發現。這些無機物、有機物、放射性物質在海洋中不斷積累，直接影響海洋生物的正常生長和繁殖，並對人類的健康造成直接的危害和潛在的影響。水俁病就是人們食用瞭含甲基汞的海洋水產品引起的。石油是海洋中最常見的污染物之一，石油污染可引起環境因素的改變，進而引起生物生活環境的變遷（見全球環境）。
現代人類活動給海洋環境質量帶來的上述各種不利影響，越出瞭傳統的海洋科學的研究范圍。為瞭保護海洋生態系統，要求瞭解、控制和消除這些有害影響。因此，從20世紀50年代以來，在零星的和不系統的研究基礎上，逐步匯集成一門新興的環境海洋學。它是環境科學的組成部分，又是海洋科學的組成部分。不少國傢設有專門機構研究海洋污染問題，如中國的海洋環境保護研究所，美國環境保護局所屬的柯伐利斯環境研究所、娜拉崗塞特環境研究所、勃裡士海灣環境研究所，英國自然環境委員會所屬的撲利茅斯海洋環境研究所。國外出版的海洋污染研究方面的專門刊物如：《海洋污染通報》。此外，如《環境污染》、《環境科學與技術》、《環境質量》等刊物，都大量刊載海洋污染研究方面的文章。中國出版的海洋污染研究方面的專門刊物有《海洋環境科學》，此外，《海洋與湖沼》、《海洋學報》、《環境科學》、《海洋科學》等刊物也大量刊載海洋污染研究方面的文章。
研究范圍和對象 海洋環境具有自己的特點。海洋處於生物圈的最低部位，所容納的廢棄物無法排往他處。海洋之間彼此連成一片，相互溝通，都在以極快的速度蓄積污染物。凡是對人類最重要的水域──表層海水、沿岸海域、江河出口，往往都最先受到污染。海洋污染在某種意義上說，比河流、湖泊和大氣污染更具有廣泛性和復雜性，這就是污染源廣，持續性強，危害性大，擴散范圍不易控制。
鑒於上述特點，環境海洋學研究的范圍是全球海洋，但重點是沿岸的海域、港灣、河口。研究的對象是海水、底質、生物以及在這三種介質中積蓄的污染物。
研究內容和步驟 環境海洋學的研究是從以下五個方面的問題展開的:①某一海域的污染物種類和數量，它們進入的方式和特點；②污染物入海後的擴散、沉積和遷移的物理和化學過程；③污染物被海洋生物吸收的方式；④污染對海洋生物和人類產生的效應，以及使環境發生的變化；⑤海域中污染物的最後歸宿。為瞭回答上述五個方面的問題，研究的主要內容可歸結為：①海洋環境中物質通量的研究。污染物除通過船舶和沿海工廠直接排入海洋外，還通過河流、地面徑流、風和冰川等途徑輸送入海洋。通量是指某種污染物在一定時間內通過各種途徑排入海洋的量。通量研究的目的是正確估計陸源物質給海洋造成的負荷。②污染物進入海洋後的遷移、轉化規律的研究。包括水遷移的動力學問題；污染物由於生物化學作用造成的化學形態的變化；污染物被海洋生物吸收後的遷移；懸浮物對污染物的吸附特性和共沉淀規律等。在研究過程中特別要註意幾個界面的變化（河-海界面，海-氣界面，固-液界面，海-底界面）。③海洋污染的生物學效應研究。這是環境海洋學研究的核心。從生態系統的觀點研究污染物對海洋生物的毒性、毒理的作用，特別要註意低含量、長時間所造成的慢性作用。④防治措施的研究。海洋環境一旦遭受嚴重污染，是難以治理和恢復的，重點在於預防。研究在合理利用海洋自凈能力的基礎上，提出控制污染物入海量的可行措施，制定和選擇沿岸工農業生產佈局的最佳方案。
研究步驟：①背景調查：目的是確定陸源污染物的輸入、擴散途徑以及在沿岸和公海區域典型動植物中的蓄積量，以便估價它們對生命活動的威脅。②動態監測：其任務是提供海洋環境因素方面的情報資料；定期測定海水、底質和某些指示生物體中各種污染物的含量以及其他水質參數；在海水、底質或某種指示生物體內污染物超過最高容許濃度時發佈警報。③基礎研究：在上述基礎上，研究污染物的轉化機理和遷移規律。
現狀和展望 經過20多年的努力，全球海洋污染的基本狀況，特別是各濱海國傢領海范圍的污染狀況已經有瞭清楚的瞭解。對主要污染物的輸入途徑、轉移規律，尤其是食物鏈上各營養級生物對污染物的吸收、積累和遷移的機理，認識也較為深刻。生物學效應的研究，在微觀上已深入到細胞水平探索有毒物質對海洋生物的毒性毒理作用；在宏觀上開始綜合分析污染對生態系統影響的基本規律，並由室內實驗過渡到現場實驗，即所謂現場“控制生態系統污染實驗”(CEPEX)。新技術的應用，例如多項參數的自動探測儀、遙感、遙測、地球資源衛星等的應用，以及數學模擬的研究等，為海洋污染的調查研究開拓瞭新的前景。防治措施由單純采取阻止陸源污染物入海的“濃度標準”，發展到合理利用海洋自凈能力，以環境容量為標準的“總量控制”的綜合防治。
廣袤無垠的海洋，具有極大的自凈能力，人類目前對它遠未達到充分利用的程度。把海洋的自凈能力視為資源加以合理開發，將是環境海洋學深入研究的一個方向；低濃度的污染物長時間對海洋生態系統的結構和功能影響的研究是環境海洋學重要的研究內容。
環境海洋學是由海洋科學中新生長的一門邊緣學科，它的發展既要繼續吸收母體學科的營養，同時又將對海洋科學的進一步發展起促進作用。