Grundlage dieser Betrachtung liefern die Verteilung und die Dynamik der chemischen Elemente, Isotope und Molekülen. Dies reicht von der grundlegenden physikalischen, thermodynamischen und kinetischen Chemie hin zu den Interaktionen der marinen Chemie mit biologischen, geologischen und physikalischen Prozessen. Dieses umfasst sowohl anorganische und organische Chemie sowie Studien der atmosphärischen und terrestrischen Prozesse. Darüber hinaus beinhaltet die Chemische Ozeanographie Prozesse, die auf einer Vielzahl von räumlichen und zeitlichen Skalen auftreten: Von global zu lokal, von mikroskopischen zu makroskopischen Dimensionen und von geologischen Epochen zu kurzzeitigen Phänomenen.