О систематическом развитии океанографии можно, однако, говорить только с середины XIX столетия. Промышленная революция, которая сначала в Англии, а в последующие десятилетия XIX века и в прочих европейских государствах, а также в США, привела к крупномасштабному механизированному производству, способствовала резкой интенсификации торговли и в первую очередь мореплавания. Все более развивающееся мореплавание нуждалось в достоверных сведениях о системах ветров и течений в Мировом океане, о приливах и отливах, ледовых условиях, частоте повторяемости туманов и о многом и многом другом. С помощью метеорологических, гидрографических и океанологических исследований было необходимо заложить основы рациональной и безопасной навигации.
Хотя в некоторых странах в это время уже были созданы гидрографические службы (так, например, в 1720 г. во Франции, в 1784 г. в Дании, в 1795 г. в Англии, в 1827 г. в России и в 1861 г. в тогдашней Пруссии), однако в международных рамках различные наблюдения систематически не обобщались и не обрабатывались. Особенно высокой оценки в связи с этим заслуживает деятельность американского морского офицера М.Ф. Мори, который в 1847 г. на основе судовых журналов составил первые карты ветров и течении и впоследствии дополнил их данными из лоций. Эти работы позволили лучше использовать природные условия для целей мореплавания, которое в то время ежегодно приносило, например, британскому торговому флоту, доход в два миллиона фунтов стерлингов.
В 1853 г. на I Международной географической конференции в Брюсселе 10 государств договорились об унифицированной службе наблюдений в море. В 1857 г. в ней принимали участие уже свыше 200 кораблей. В настоящее время 5000 торговых судов производят метеорологические и частично океанографические наблюдения и измерения, которые необходимы для прогноза погоды и для решения других научных и практических задач.
Второй импульс мореведение получило в 1850 г., когда были созданы технические предпосылки для прокладки телеграфных кабелей через океанические районы. Эта проблема неминуемо требовала исследования «третьего измерения» океана! Необходимость знания глубин на кабельной трассе выдвинула задачу проведения обширных промерных работ. В 1855 г. Мори представил первую карту глубин северной части Атлантического океана, которая содержала 150 измерений лотом на глубинах свыше 1800 м. В течение многих лет после этого также производились многочисленные определения глубин. Тем не менее международная карта глубин океанов, составленная в 1904 г., основывалась только на 18 400 лотовых промеров.
Третьим импульсом для развития науки о море послужил оставшийся совершенно нерешенным вопрос о жизни в глубинах моря. Хотя уже в 1818 г. при лотовых промерах в арктических водах с глубин свыше 1800 и были подняты на поверхность черви и морские звезды, большинство биологов считало, что ниже обильно населенного слоя толщиной в несколько сотен метров в море не может быть пи растительной, ни животной жизни. Однако, когда вскоре после 1860 г. для ремонта был поднят кабель, проложенный на глубинах от 1500 до 3000 м. оказалось, что он густо заселен морскими животными. Старые взгляды были отвергнуты окончательно.
В последней трети XIX столетия все большее число экспедиций, работавших в различных районах, специально занимались океанографическими исследованиями.
Эра обширного «трехмерного» изучения биологических, химических, геологических и физических условий в море началась с кругосветного плавания британского военного корабля «Челленджер» с 1872 по 1876 г., в котором принимали участие шесть ученых. Корабль водоизмещением 2300 т под научным руководством Уивилла Томсона во время своего путешествия прошел 68 500 морских миль, причем было произведено 370 промеров глубин лотом, 255 намерения температуры и 240 сетевых обловов. Экспедиция собрала большой научный материал. Было обнаружено свыше 4700 до того времени неизвестных видов живых организмов.
Пример «Челленджера» послужил стимулом к организации целого ряда океанографических экспедиций в различных государствах. В 1874–1876 гг. немецкий корвет «Газель» также совершил кругосветное плавание. В 1889 г. в Атлантике работала организованная Прусской академией наук планктонная экспедиция на судне «Националь», целью которой было изучение ареала распространения и видового состава растительных и животных планктонных организмов. В немецкой экспедиции на реконструированном торговом пароходе «Вальдивиа» водоизмещением 2170 регистровых брутто-тонн, проходившей в 1898–1899 гг., решался вопрос о существовании жизни в огромной промежуточной лишенной света толще воды, заключенной между обитаемыми поверхностными слоями моря и морским грунтом с населяющей его донной фауной.
Из других научных экспедиций в эти десятилетия необходимо отметить русские океанографические исследования в Тихом океане под руководством адмирала С. О. Макарова на корвете «Витязь» с 1886 по 1889 г. и на первом, в мире ледоколе «Ермак» у Шпицбергена, а также дрейф Нансена на «Фраме» в Северном Ледовитом океане с 1893 по 1896 г. В 1882 г. в распоряжение рыболовного ведомства Соединенных Штатов было предоставлено первое океанографическое исследовательское судно — «Альбатрос».
Начавшиеся в конце прошлого столетия и в дальнейшем все более и более развивающиеся теоретические исследования позволили обобщить уже известные к тому времени факты и сформировать новые представления о динамике происходящих в море процессов. В океанографии наметился постепенный переход от преимущественно географически-описательной науки к науке, основанной на физико-математических методах. Одновременно были разработаны различные океанографические приборы — такие, например, как опрокидывающийся термометр, надежно работающий батометр, измеритель течений, усовершенствованные сети и драги. Эти приборы и до настоящего времени являются основой стандартного оборудования исследовательских судов.
В это время образовались также первые международные океанографические организации. С 1882 по 1883 г. проводился Международный Полярный год, причем исследования по согласованным программам велись на 49 станциях наблюдений. Эти исследования не ограничивались только полярными областями — их результаты служили также для объяснения общепланетарных связей. При этом неоднократно затрагивались океанографические вопросы. Подобные исследования были повторены во втором Международном Полярном году — с 1932 по 1934 г. Наконец, они достигли кульминации в Международном Геофизическом году — 1957–1958 гг.
Сильные колебания в доходах от сельдяного промысла у восточного выхода из пролива Скагеррак стали поводом для международных океанографических работ в Северном и Балтийском морях. В Копенгагене был создан Международный совет по исследованию морей (ICES) — первый международный океанографический орган. ICES и сейчас стимулирует различные океанологические и рыболовно-биологические исследования в северной Атлантике и координирует эти работы.
Время обширных съемок в океанах с исследовательских судов сменилось новым периодом развития океанографии, характеризующимся систематическими исследованиями океанологической структуры и гидрологических процессов в тех или иных океанических районах. Так, например, в 1913 г. в восточной части северной Атлантики начались работы норвежцев на судне «Армауер Хансен» водоизмещением всего 57 регистровых брутто-тонн. Их задачей было изучение сезонных изменений различных океанологических факторов.
Долгое время примером систематического исследования всего океана служила немецкая Атлантическая экспедиция 1925–1927 гг. на судне «Метеор» водоизмещением 1178 т. Цель ее — изучение процессов циркуляции в южной Атлантике и проведение обширных биологических, химических и метеорологических исследований. Тринадцать раз пересекал «Метеор» Атлантический океан между 18° с.ш. и 55° ю. ш. и выполнил наблюдения на 310 станциях (так в океанографии называются отдельные точки измерений). Результаты этих исследований не потеряли своего значения и до настоящего времени, являясь основой при планировании дальнейших работ.