目的是调查海水温度变化过程、表层及以下海水温度分布特征，为海洋测量和海洋学研究等提供基础数据。主要是以水面船舶、锚定浮标、潜水器或卫星为载体，利用温度测量仪器或用远距离海表温度辐射探测等手段，确定海表或水体内部深层温度。

1772～1775年间，英国航海家詹姆斯·库克（James Cook，1728～1779）在完成环南极航行的过程中，取得了大量表层水温等资料。1876年，英国人发明的颠倒温度计实现了对深层水温的观测，有效提高了观测准确度。1937年，机械式温度计的发明推动了自动记录温度随深度变化仪器的发展，实现了对温跃层深度和强度的判别。20世纪50年代，电子温度计的问世提高了水温观测设备的灵敏度、准确度，且能够长期连续自记，准确度可达±0.02℃，成为表层和深层水温连续观测的重要手段。80年代以来，根据红外谱区测得的辐射值推算海洋表层温度的技术得到了广泛应用。

根据温度传感器与被测水体的接触情况，可分为接触式水温观测和非接触式水温观测。①接触式水温观测。利用液体式温度计（表面温度计和颠倒温度计）、电子温度计（热电式温度计、电阻式温度计、电子式温度计、晶体振荡时温度计）等测量仪器，与被测海水直接接触，达到热平衡时进行水温观测。②非接触式水温观测。温度传感器与被测水体不直接接触，通过检测被测水体辐射热来进行水温观测。水温观测根据作业方式可分为锚系定点水温观测、船载走航水温观测、自航潜水器水温观测和卫星遥感水温观测。

海水温度是海洋物理性质中最基本的要素之一。水深测量中的声速改正、海洋水团的划分、海水不同层次的锋面结构与海流的性质判别等都离不开海水温度这一要素。此外，海洋的水温分布不均匀，导致海水发生水平方向和垂直方向的运动，并且海雾、气温、风等也直接或间接地与水温有关。研究和掌握海水温度的时空分布及变化规律是海洋测绘和海洋学的重要内容。