在海里垂直布置一个传感器阵列，每隔一定间距布置传感器构成观测链，或者是漂浮在海面抑或横放在海底的一串传感器，不断地获得一个剖面上的相关海洋数据，这样的系统称之为海洋观测链。海洋观测链一般有两种形式：从海面自上而下地布置传感器，被称为海面观测链；另一种是传感器自下而上地布置，被称为海底观测链。

海面观测链通常连接一个海面浮标，由海面浮标提供电能，并把数据发送到卫星上去。

海底观测链通常由锚系固定在海底。这种情形下，电池是布放在海底的。自底而上的观测链通常采取自容式方式存储一段时间内的观测数据，实现该海域的间接观测任务。完成观测工作后，可通过声学释放技术回收观测链。当然海底观测链的传感器阵，也可以横放在海底，对海底一个区域进行某些特定现象的观测。海底观测链可实现深达数千米的深海海底长期观测，支持如海底热液区、深海冷泉和其他重点海底观测区域的长期科学观测，获取海洋环境、沉积物数据和各种海底地球物理场数据，实现间接海洋观测。比较著名的如美国新世纪天文台（New Millennium Observatory; NeMO）海底观测链。