存在于地球大气中的气体也同样能在大洋和大海中被发现，但比例不同。比较而言，以总量(重量)计算，地球的大气含有约76%的氮气、21%的氧气和1 %的氩气,所有其他气体(如二氧化碳占0.032% )约占0.25%。在海洋中，最常见的气体是氧气(每百万份含量为4.6至7.5，并随海洋深度而变化，在海面浓度最大）、氮气（每百万份含量为0.05)和氩气（每百万份含量为0.5 )，二氧化碳仅有微量。氮气，化学式为N2，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%（体积分数），是空气的主要成份之一。在标准大气压下，氮气冷却至-195.8℃时，变成无色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，所以常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。氮气在大气中含量虽多于氧气，但是由于它的性质不活泼，所以人们是在认识氧气之后才认识氮气的。不过它的发现却早于氧气。
1755年英国化学家布拉克（Black,J.1728-1799）发现碳酸气之后不久，发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气，即使用苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现玻璃罩中空气体积减少1/10；若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收，则会继续减少1/11的体积。D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛，仍然可以见到微弱的烛光；待蜡烛熄灭后，往其中放入少量的磷，磷仍能燃烧一会，对除掉空气中的助燃气来说，效果是好的。把磷燃烧后剩余的气体进行研究，D·卢瑟福发现这气体不能维持生命，具有灭火性质，也不溶于苛性钾溶液，因此命名为“浊气”或“毒气”。在同一年，普利斯特里作类似的燃烧实验，发现使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸。由于他同D·卢瑟福都是深信燃素学说的，因此他们把剩下来的气体叫做“被燃素饱和了的空气”。
海水的气体中，以惰性气体最稳定，它在海水中含量分布的变化通常很小；氧和二氧化碳的含量分布及其变化，与海洋中的化学过程、物理过程、生物过程和地质过程有关;氢、甲烷和一氧化碳等微量气体,主要在海洋的生物化学过程中产生，故其含量的时空变化比较大；人工合成气体本来不是海洋中所固有，它们在海洋中的分布比较复杂；一些放射性气体，如二氧化碳-14、氡-222和氪-85等，都有自身的衰变规律，在海洋中的分布更加复杂。因此，根据海水中气体的来源不同，组成的差异和分布的特点等，可研究海洋中发生的物理过程、化学过程、生物过程和地质过程。
大气中所有的气体成分，如氮、氧、惰性气体、二氧化碳和人类生产过程释放到大气中的气体成分，在海水中都有一定的溶解度。溶解在海水中的气体，通过海洋与大气的界面，不断进行交换（见气体在海洋与大气间的交换）。总的效果是：海洋一方面吸收空气中那些含量不断增加的气体成分，例如二氧化碳和有机氟等气体；另一方面，海洋向大气释放一氧化碳、甲烷、氢、氧化亚氮、碘甲烷等气体。大气中的氧化亚氮、一氧化碳、氢和某些有机氟，可通过化学反应或光化学反应,对臭氧层起破坏作用,影响地球的环境和气候。因此，海洋是何种气体的源和汇，气体在海洋与大气的界面上的交换速率和通量，都是重要的研究课题。
