海洋地球化学是研究海洋中化学物质的含量、分布、形态、转移和通量的学科。它是地球化学中以海洋为主体的一个分支，也是化学海洋学的主体。
地球化学主要研究地球的岩石圈、大气圈、水圈和生物圈的各种化学元素含量的分布。初期的代表人物有美国的克拉克和挪威的戈德施米特等。二十世纪50年代以来，布鲁耶维奇、维诺格拉多夫、戈德堡等在海洋地球化学研究方面作了大量工作。
海洋地球化学的研究对象较广泛，包括主要溶解成分；溶解气体；微量元素；有机物；核素；悬浮物；热泉物质；沉积物间隙水等。
海水中含有11种主要溶解成分，其中有钠、镁、钙、钾和锶等五种阳离子；氯根、硫酸根、碳酸氢根(包括碳酸根)、溴根和氟根等五种阴离子，还有硼酸分子，它们占海水溶质总量的99.9%以上，各主要溶解成分含量，有一定的比例关系。
海洋和大气有辽阔的交界面，它们之间存在各种物质交换。因此，大气层中的各种气体，不断溶入海水,海水中的溶解气体也不断逸出而进入大气。这些气体溶入或逸出海水的速率，受到富集于海洋表面的某些表面活性物质所构成的微表层的影响。研究得比较多的溶解气体，有氧、二氧化碳、氡-222、碳-14等。
海洋中的微量元素，如氮、磷、硅和铁，铝、锰等。前三者属营养元素，其余的微量元素在海水中的溶解态浓度虽低，有些却是无机悬浮颗粒中除硅以外的主要成分，还有一些有经济价值或与生态平衡和环境保护有关的微量元素，如铜、铅、锌镉、铬、铀等。
海水中有机化合物的浓度虽然不大，但是种类很多，它们对重金属在海水中的存在形式，海水微表层性质和悬浮颗粒表面性质，海洋中的生物活动，海水和海底沉积物的氧化还原状态等，都有直接影响。此外，对海洋中的元素或成分的分布、迁移和通量等海洋地球化学过程也有重要的作用。
海洋中的悬浮物，在河口区水中的含量最大，在大洋海水中的含量最小。它们在海洋物质的迁移中起了相当大的作用。除悬浮颗粒本身的机械搬运外，水中的沉淀析出，悬浮物的分解或溶解，颗粒的絮凝，尤其是这些微小颗粒表面对海水中的化学组分的吸附，颗粒结构的转化等过程，大部分在固态颗粒的表面进行，属于微小尺度的表面化学问题。当悬浮颗粒沉降到海底时，就逐渐形成海底沉积层，进行成岩过程。
从海底某些地方喷出的热泉，含有许多金属的硫化物等，这也是海洋地球化学的研究对象。它的化学组成与海水不同，对上覆水和沉积物的化学组分起着重要的化学交换作用，与沉积物的成岩作用有密切关系。
海洋地球化学主要研究元素或化学组分在海洋中的分布、迁移和通量。元素或化学组分在海洋各处的含量分布不同，除了受海水的盐度或氯度的影响外，主要还受海-气界面、河-海界面和海水-海底沉积层界面的物质交换的影响。
这些影响，通过物质在海水中的迁移，逐渐传给邻近的海域。因此要研究海洋中的物质分布，就必须研究物质的迁移过程和通量，研究某元素或某化学组分在某海区和海洋中的收支平衡。从这些通量和收支平衡出发，可以配合海洋物理学、海洋地质学和海洋生物学，研究水团运动和混合、海-气交换与气候的关系、泥沙的运动与堆积、海洋生物生产力等问题。
海洋地球化学还要研究元素或化学组分在海水中的存在形式。一种元素在海水介质中，往往不是以单一的化学形式出现，例如二价铜在海水中不仅以自由铜离子存在，而且可形成各种无机络合物和有机络合物；在一定的氧化还原条件下，有些元素以两种以上的价态同时存在，如Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)及它们的络合态；海水中的正负离子，还有一部分缔合成离子对。海水中元素的存在形式不同，所起的化学效应也不同，例如有机络合的铜离子对生物的毒性，比自由铜离子低。
在海洋地球化学的研究中，所用的理论方法基本上来自海洋物理化学；所用的分析方法，来自海水分析化学；在研究海水中的悬浮物时，往往要涉及河口化学的内容；在研究有机物时，又与海洋有机化学交织在一起。这些学科同属于化学海洋学，它们之间有着密切的联系。
在海洋地球化学的研究中，越来越注重在海洋地球化学的研究中，越来越注重核素、微量元素和有机物的研究，并已形成海洋核素化学、海洋微量元素化学和海洋有机化学这三个新的分支。另外在海洋生物化学与海洋地球化学之间，已萌发出一门崭新的学科——海洋生物地球化学，它既是海洋生物化学的一个分支，又是海洋地球化学的一个分支。它研究海洋生物的活动与海洋中化学物质的地球化学过程的关系。
