Первая попытка исследовать сам океан и его дно была сделана британской экспедицией на "Челленджере" (1872-1876). Это плавание заложило основы современной океанологии. Метод эхолотирования, разработанный в годы Первой мировой войны, позволил составить новые карты шельфа и материкового склона. Специальные океанологические научные учреждения, появившиеся в 1920-1930-е годы, распространили свою деятельность на глубоководные области.
Настоящий прогресс в исследованиях, однако, начинается лишь после окончания Второй мировой войны, когда в изучении океана приняли участие военно-морские силы различных стран. В это же время получили поддержку многие океанографические станции. Ведущая роль в этих исследованиях принадлежала США и СССР; в меньших масштабах подобные работы проводили Великобритания, Франция, Япония, Западная Германия и другие страны. Примерно за 20 лет удалось получить довольно полное представление о рельефе океанического дна. На опубликованных картах рельефа дна вырисовывалась картина распределения глубин. Большое значение приобрели также исследования дна океана с помощью эхозондирования, при котором звуковые волны отражаются от поверхности коренных пород, погребенных под рыхлыми осадками. Сейчас об этих погребенных отложениях известно больше, чем о породах континентальной земной коры.
Большим шагом вперед в исследованиях океана явилась разработка глубоководных погружных аппаратов с иллюминаторами.
В 1960 Жак Пикар и Дональд Уолш на батискафе "Триест" I осуществили погружение в самой глубокой из известных областей океана - "пучине Челленджера" в 320 км к юго-западу от о. Гуам.
"Ныряющее блюдце" Жак Ива Кусто оказалось наиболее удачным среди аппаратов подобного типа; с его помощью удалось открыть удивительный мир коралловых рифов и подводных каньонов до глубины 300 м.
Другой аппарат, "Алвин", спускался до глубины 3650 м (при проектной глубине погружения до 4580 м) и активно использовался в научных исследованиях.
В 1968 г. в США началось бурение в Мексиканском заливе первой глубоководной скважины на американском судне "Гломар Челленджер" (рис. 4.10). Это событие стало началом выдающегося проекта XX века - DSDP (от англ. Deep Sea Drilling Project), который можно сопоставить с исследованиями в космосе. С этого времени геологи стали получать прямые указания о составе и возрасте коренных пород Мирового океана. Программа DSDP в 1985 г. продолжилась международным проектом ODP (от англ. Ocean Drilling Project) на более совершенном судне "JOIDES Resolution" (от англ. JOIDES "Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling" - Объединение океанографических институтов по опробованию коренных пород Мирового океана) (рис. 4.11). За 30 лет работ было пробурено почти 1500 скважин (рис. 4.12) на глубинах до 8000 м. Проект завершился в 2003 г. и ему на смену пришел новый - IODP (от англ. Integrated Ocean Drilling Programm).