自1960年世界上第一台激光器问世以来，由于激光的高亮度及良好的单色性、相干性和方向性，激光雷达在海洋探测领域得到日益广泛的应用。

海洋激光雷达的系统组成与一般激光雷达系统相似，主要由激光发射系统、接收系统、信号采集处理及控制系统组成。①激光发射系统。主要由激光光源、激光器和发射光学系统组成。激光器是激光雷达中重要的技术部件，发射的激光波长需与海水的透射窗口相匹配。大洋海水的通光窗口为450～510纳米，近岸海水的通光窗口为520～550纳米。海洋激光雷达的大多数激光器是脉冲方式，从系统的探测能力和时空分辨率来考虑，激光器还应具备高的单脉冲能量、窄的脉冲宽度和高的重复频率。②接收系统。包括接收光学望远镜、窄带滤光、通道分光、光电探测器等部分，不同类型的海洋激光雷达系统其接收系统也不同。接收系统配合全球定位系统和惯性导航系统，可对激光高度准确的定位。③信号采集处理及控制系统。最终可获得高精度的激光测量廓线。

海洋激光雷达测量机制主要包括海水的粒子散射、瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射、荧光和海水吸收等。不同的测量机制对应不同类型的海洋激光雷达系统。粒子散射可用来探测水下悬移质浓度和散射跃层；瑞利散射也可用来测温；拉曼散射可用来探测海水温度和信号标定；布里渊散射可用来探测海水温度和声速；荧光和海水吸收的光谱探测可用来探测海洋生态环境参量（如叶绿素或有机物等），也可用于海面油识别和检测。海洋激光雷达常用的应用平台包括机载平台、船载平台以及水下平台，星载平台的海洋激光雷达的相关研究和计划已提上日程，新一代海洋水色卫星计划包括主动探测的激光雷达和被动测量的水色传感器。

海洋激光雷达可脱离水面在空中获取水下信息，广泛用于浅海水和深海水下地形地貌探测、海岸带调查、海洋光学参数测量、海中叶绿素浓度和悬移质浓度测量、海面油识别和检测、海水温度探测、鱼群探测、水下目标探测、海洋声速探测等诸多方面。机载海洋激光雷达具有机动灵活、高效、实时特点，可快速、大面积对海洋进行调查和探测，对一些舰船不能进入的岛礁区及危险水域的调查具有明显的优势。海洋激光雷达具有高精度获取海洋垂直信息的能力，在海洋科学研究、海洋环境监测、海洋军事等多个领域研究发挥重要作用。