由于海洋是全球公域，因此需要强有力的国际协调，以确保定期和持续的观测。为了监测海洋的现状、跟踪海洋的变暖和变化情况，WMO与联合国教育、科学及文化组织（UNESCO）政府间海洋学委员会（IOC）、联合国环境规划署（UNEP）和国际科学理事会（ISC）共同发起了全球海洋观测系统。这一协调系统囊括了浮标网、船舶网和其他观测网络。
技术进步正在彻底改变我们系统监测海洋的能力，继而了解其在天气和气候中的作用。由3000多个漂流浮筒组成的Argo阵列正在提供来自海洋上层2000米的连续数据；随后会免费分发这些数据。位于法国的WMO-IOCOceanOps负责牵头协调这项国际工作。WMO与海运业合作，确保通过自愿观测船和海洋观测平台进行持续的天气和海洋观测。WMO和IOC也在开展合作，支持数据浮标合作专家组建立对海洋和气象观测不可或缺的数据浮标网络。
极地预测项目（PPP）是WMO世界天气研究计划（WWRP）的一项为期10年（2013-2022年）的项目，旨在促进国际合作研究，以便为极地地区发展更好的天气和环境预测服务，时间尺度是从小时到季节。WWRP还在开展热带气象研究，特别是了解季风的海洋动态。
尽管取得了许多进展，但大部分海洋领域仍未得到充分研究。为了更好地了解、预测全球环境中的自然和人类引发的变化、更好地提供服务支持，需要开展更多长期、持续的观测。
