Английский учёный Эдмунд Галлей в 1686 опубликовал свою работу о пассатах и муссонах. Он объяснил их происхождение нагревом земной поверхности Солнцем. Галлей составил первую метеорологическую карту ветров и предложил способ определения возраста Земли. Для этого было необходимо, с учетом скоростей испарения воды и поступления соли в океан в стоках рек, измерить концентрацию соли в Мировом океане. Галлей, более известный как астроном и математик, также предложил метод барометрического нивелирования.

В 1702 году шведский исследователь Урбан Хьярне (Hjärne Urban,1641—1724) обработал разосланную им анкету о реках и озёрах Швеции и Финляндии. Он пришел к заключению, что уровень Балтийского моря постепенно понижается и объяснил этот феномен опорожнением морского бассейна, давлением паров и движением влаги в системе каналов, соединяющих дно моря с неким центральным подземным резервуаром.

В 1719 году шведский естествоиспытатель Эмануэль Сведенборг (Swedenborg Emanuel, 1688—1772) объяснил понижение уровня полярных морей оттоком вод к экватору из-за вращения Земли. Он также оценил скорость векового понижения уровня Балтийского моря.

Шведский учёный Андерс Цельсий (Anders Celsius, 1701—1744), создатель новой шкалы для измерения температуры, исследовал обмеление гаваней и возвышение подводных скал вслед за отступающим Балтийским морем. Скорость понижения его уровня была оценена примерно в 1,3 сантиметра в год. Причину феномена Цельсий увидел в уменьшении объема водных масс из-за нарушения баланса в кругообороте воды.

Шведский учёный Карл фон Линней (Linné Carl von, 1707—1778) первым связал положение морских террас с уровнем моря в прежние эпохи. Вслед за Цельсием и Бенуа Мальетом (Maillet Benoît, 1656—1738) в 1740 году он пришёл к выводу, что в древности земная поверхность была полностью покрыта водой. Результаты этих исследований обобщил Олаф Далин (Dalin Olaf, 1708—1763) который заключил, что ранее территория Швеции представляла собой архипелаг и его вывод противоречил тогдашнему христианскому учению о возрасте Земли.

В Англии Эразм Дарвин (Erasmus Darwin, 1731—1802) сумел объяснить механизм круговорота воды. Он показал, что атмосферные осадки обеспечивают ток воды в реках, а часть влаги поступает на сушу с моря.

Первые обширные сведения о Мировом океане были получены после кругосветной английской экспедиции на судне «Challenger» (1872—1876). Её результаты коренным образом изменили представления о рельефе морского дна. Инициатор экспедиции и её руководитель шотландский учёный Чарльз Уайвил Томсон использовал для измерений лот своей конструкции с динамометром, а вместо пенькового каната использовал металлическую струну.

В 1845 году Р. Кейн вычислил сток воды ирландских рек путём вычитания величины испарения из суммы осадков. Он составил первое уравнение водного баланса, в котором сток равняется осадкам за вычетом объёма воды ушедшей на испарение.

С XIX века во многих странах создаются пункты гидрологических наблюдений позволивших установить характер взаимосвязи осадков и состояния поверхностных вод, а также, влияние на них температуры. Русский учёный А.И.Воейков одним из первых начал рассматривать процессы в атмосфере не обособленно друг от друга, а в их взаимосвязи.

Уровень Мирового океана стал важным показателем климатической системы планеты. Начиная с XVIII века он измеряется мореографами, а с середины прошлого века стали использовать эхолоты и гидролокаторы. В 1982 году для пятого издания генеральной батиметрической карты Мирового океана были использованы данные миллионов подобных промеров глубин. В конце 1992 года измерения проводятся системой спутников TOPEX/Poseidon созданной американской NASA и французской CNES. Наблюдения с земной орбиты значительно повысили точность и временную детальность измерений.