Temperatura:

L'aigua presenta un elevat calor específic, això vol dir que les diferències de temperatura que poden ser extremes a la terra són molt petites a la mar. L'oscil·lació tèrmica diaria mitjana és d'1ºC amb un màxim entre les 14 i 15 hores i un mínim cap a les 5 de la matinada. Les oscil·lacions causades per les estacions de l'any, varien en uns 5ºC als tròpics, fins a uns 10ºC de les regions més temperades. En el cas de la Mediterrànea, al ser un mar tancat, se situen en uns 12ºC.
Aquestes xifres es refereixen a les aigües superficials, ja que a mesura que s'augmenta la profunditat aquestes oscil·lacions són cada vegada menys perceptibles, fins que la temperatura s'estabilitza en 4ºC.
En els mars temperats es forma a l'estiu el que es denomina una termoclina, que no és sino una barrera que separa l'aigua més superficial i escalfada pel sol d'aquella més fonda que manté una temperatura més freda i constant al llarg de l'any. En la Mediterrànea aquesta termoclina se situa a uns 30-35 m formant una capa d'aigua on, en pocs metres, la temperatura pot variar fins a 7 o 8 ºC.
Coincidint amb l'anterior discontinuitat, o situat una mica més avall, també i ha un màxim del gradient vertical de densitat (picnoclina). En aquests nivells, coincideixen canvis importants de diverses característiques físiques, químiques i biològiques de l'aigua. Aquests canvis són deguts a la interacció de l'estructura física de l'aigua, la penetració de la llum visible i l'activitat vital dels organismes autòtrofos i heteròtrofos.

A les latituds mitjanes, com ara a la Mediterrània, durant l'estiu augmenta la calor acumulada a la mar; aquesta s'estructura fortament i adquireix una estabilitat vertical important a causa de la diferència de densitats entre les capes superficials i le profundes. En arribar la tardor, el sentit del flux de calor per la superfície s'inverteix, i les aigües de les capes superiors es refreden. Aquest augment de la densitat de l'aigua més superficial introdueix una inestabilitat que fa que es barregi la columna de temperatura pràcticament uniforme en els primers centenars de metres.

Salinitat:

Tots sabem que l'aigua de mar és salada, això es degut a que l'aigua es un bon dissolvent i pot portar molts sòlids dissolts. S'enten per salinitat la quantitat de sòlids que hi ha en un litre d'aigua de mar, o sigui, la concentració de sòlids en tant per mil.
Aquests sòlids provenen en part de la destrucció de les roques que van quedar exposades quan la mar es va formar i en part de les sals solubles que va ser i són transportades fins la mar per les aigües continentals.
Els elements més importants i les seves respectives proporcions són:

Aquesta distribució dels components més abundants és pràcticament uniforme a tots els mars del món, exceptuant el carbonat càlcic que és utiltzat per molts organismes en l'elaboració de formacions esquelètiques.
La salinitat mitjana dels oceans és de 34.72 % amb lleugeres variacions, ja que augmenta a mesura que ens acostem als tròpics i disminueix cap els pols, a causa de la fusió del gel. A la Mediterrània la salinitat és de l'ordre del 37.9% i a l'Atlàntic del 36.15%. Aquesta petita diferència té molta importància en la formació de corrents, com veurem més endavant..
L'aigua de mar també porta substàncies minerals, molt importants ja que constitueixen un veritable adob sense el qual seria impossible la vida de les algues i per tant de tots el altres organismes que s'alimenten d'elles. Són principalment compostos de nitrògen, fósfor, silici i ferro i les seves concentracions respectives actuen com a factors limitants, encara que hi hagi una concentració adequada dels altres, per a la vida dels vegetals.

Corrents marines

Les corrents marines són desplaçaments importants de masses d'aigua causades pel vent i per diferències fisico-químiques de l'aigua.

- Les corrents causades pel vent són, evidentment de carácter superficial i es formen degut a l'efecte del vent sobre la superfície del mar on posa en moviment a les molècules d'aigua més superficials que arrossegaran a les situades inmediatament per sota seu. Si el vent es constant es produirà la corrent.
- Les corrents causades per diferències de densitat (salinitat i temperatura) són originariament desplaçaments verticals de l'aigua. Així un aigua més densa que la que l'envolta tendirà a enfonsar-se (moviment vertical) fins trobar el nivell apropiat, mentre que serà substituida en superficie per l'aigua veïna (moviment horitzontal). Unes corrents molt importants són les conegudes com "upwelling" o aflorament, normalment provocades per vents que bufen des de terra al mar de forma obliqua a la costa, la qual cosa provoca un desplaçament de les aigües superficials, pobres en nodriments, que són substituïdes per aigües que provenen del fons i que aporten (afloren) els nutrients dipositats per processos naturals en el fons.

Gasos dissolts

L'aigua també pot dissoldre gasos, així els que composen normalment l'atmosfera són lleugerament solubles a l'aigua, encara que la seva concentració depen de la pressió parcial que tenen cadascún d'ells i del coeficient de solubilidad de cada gas. El valor d'aquest coeficient varia amb la temperatura i la salinitat de tal manera que a més temperatura i salinitat la solubilitat no es igual per a tots els gasos.
Els gasos que tenen més importància en els procesos de la vida, la fotosíntesis i la respiració són l 'oxígen i el diòxid de carboni.

La concentració d'aquests dos gasos dins de la columna d'aigua depèn de la distribució dels diversos organismes, de la seva activitat i del moviment de les aigües. Les variacions més importants es produeixen a les aigües superficials que són les que soportan la vida vegetal que es dona en la mar i la que és responsable de la fotosíntesi durant el dia (llum) consumint CO2 i desprenent O2 la qual cosa s'inverteix durant la nit en el que només te lloc la respiració i per tant, com els animals, consumeixen O2 i desprenen CO2. Això fa que la concentració d'aquests gasos sigui variable del dia a la nit.

Llum

Abans hem parlat de la fotosíntesi, i perquè aquesta es produeixi la llum ha de penetrar dins de la mar, veiem com ho fa i fins on arriba.

Tan sols una part de la llum incident sobre la superfície del mar, el 83% penetrarà, mentre que el 17% serà reflectida per aquesta superfície. La profunditat a la que arribarà aquesta llum dependrà de la transparència de les aigües. Així en aigües relativament properes a la costa (el que es coneix com província nerítica) s'extinguirà abans que en zones d'alta mar (provincia oceànica) on les aigües són molt més clares.
La llum, que normalment es veu blanca, està composta per diferents longituds d'ona que penetren més o menys dins de l'aigua. El vermell és el color que s'extingueix primer i els blaus els que arriben a més fondària. Això es comprova en la zonació que adopten les algues en fondària. A poc fons hi predominen les algues verdes que aprofiten tot l'espectre lluminós. A més fondària ho fan les algues brunes que ja no capten radiacions rojes però si les altres. Desprès vindran les algues vermelles que només aprofiten les radiacions blaves.

Densitat

La densitat de l'aigua de mar es molt similar a la dels éssers que en ella hi viuen. Això es molt important ja que els organismes aquàtics han de fer poc esforç per surar-hi, la qual cosa no passa als organismes terrestres que han de gastar una part important d'energia tant sols per aguantar-se.
En canvi l'energia necessària per moure's ha de ser més gran que la que necessiten els organismes terrestres. Es per això que els peixos i entre ells els gran migradors pelàgics han evolucionat cap a formes fusiformes molt hidrodinàmiques.
En el cas dels animals marins la respiració també podria presentar algunes dificultats vista la densitat de l'aigua i la concentració de O2 molt més baixa que a l´aire, fent impossible que els animals aquàtics respirin com els terrestres donada la gran despesa d'energia que els hi suposaria i la poca quantitat de O2 que en treurien. Així en lloc de bombejar l'aigua cap endins i en fora com fem amb l'aire els animals terrestres forcen una corrent en un sol sentit o senzillament deixen que l'aigua flueixi sense ajut per les seves estructures respiratòries.

Pressió

La pressió dins del mar és molt més elevada que en el medi terrestre, augmentant 1 atm cada 10 m aproximadament. Això no ha estat limitant per la colonització del gran fons per part dels animals, ja que s'han trobat a més de 10.000 m, suportant doncs més de 1000 atm.