คลื่นในมหาสมุทร คือ การแปรปรวนบริเวณผิวหน้าน้ำทะเลโดยการได้รับพลังงานจาก ลม แผ่นดินไหว หรือ การระเบิดของภูเขาไฟ การศึกษาอย่างง่าย ๆ โดยมากจะอาศัยคลื่นในอุดมคติในการศึกษา ส่วนสมการทางคณิตศาสตร์จะถูกนำมาใช้อธิบาย ถึงองค์ประกอบและความซับซ้อนของคลื่น

มวลน้ำมีการเคลื่อนที่ในลักษณะเป็นวงกลมเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่าน แต่ในคลื่นน้ำลึกจะกลับเข้าสู่บริเวณเดิม หากความลึกของน้ำที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน ลึกมากกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น คลื่นจะไม่ได้รับผลกระทบจากพื้นทะเล ในบริเวณน้ำตื้น ถ้าความลึกของน้ำ น้อยกว่า 1/20 ของความยาวคลื่น คลื่นจะได้รับผลกระทบจากพื้นทะเล

คลื่นขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นโดย การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน เช่น การเคลื่อนที่ของพื้นทะเล จากการเกิดแผ่นดินไหว หรือ การระเบิดของภูเขาไฟ คลื่นอิสระ (Free waves) เคลื่อนที่อย่างอิสระจากแหล่งกำเนิด คลื่นในควบคุม (Forced waves) จะอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงที่ก่อให้เกิดคลื่น

เราใช้ขนาดในการจัดจำแนกคลื่น โดยคลื่นที่ขนาดเล็กที่สุดเรียกว่า Ripple ยอดคลื่นมีลักษณะกลมมน ท้องคลื่นเป็นรูปตัว V ความยาวคลื่นน้อยกว่า 1.7 เซนติเมตร และมีคาบคลื่นน้อยกว่า 0.1 วินาที คลื่นที่มีขนาดใหญ่กว่าโดยทั่วไปมีคาบคลื่น ประมาณ 5 วินาที โดยที่มีแรงดึงดูดเป็นหลัก

คลื่นส่วนใหญ่เกิดจากลมที่พัดผ่านบริเวณผิวหน้าน้ำทะเล เมื่อคลื่นเริ่มก่อตัว บริเวณผิวหน้าน้ำทะเลจะเริ่มปั่นป่วน เรียกว่า Sea โดยเริ่มก่อตัวจาก Ripple ก่อน จากนั้นจะกลายเป็นคลื่นที่มีขนาดใหญ่ขึ้น หากว่ามีกระแสลมพัดให้พลังงานกับผิวน้ำอย่างต่อเนื่อง ภายนอกบริเวณทิ่เกิดคลื่น คลื่นจะแตกตัวออกโดยขึ้นอยู่กับขนาด คลื่นใต้น้ำ (Swell) คลื่นมีลักษณะปกติและมียอดคลื่นเรียบ คลื่นยาวสามารถเดินทางได้เร็วกว่าคลื่นสั้นที่กล่าวมาแล้ว โดยส่วนใหญ่คลื่นในทะเลจะมีความสูงไม่เกิน 6 เมตร คลื่นที่มีขนาดสูงที่สุด อยู่ในมหาสมุทร แปซิฟิค และมหาสมุทร แอตแลนติกตอนใต้

คลื่นจะมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อเข้าสู่เขตน้ำตื้น คลื่นจะมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางเนื่องจากการหักเห เมื่อวงโครจรของคลื่นลากไปบนพื้นทะเล คลื่นจะเคลื่อนที่ช้าในน้ำตื้นและเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าในเขตน้ำลึก คลื่นสามารถหักเหเพื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางอื่นได้ เหมือนกับการเคลื่อนที่ในน้ำลึก ในที่สุดคลื่นจะไม่เสถียรและแตกออก เป็นรูปแบบที่เรียกว่า Breakers.

คลื่นสามารถเกิดใต้ผิวน้ำได้ ในบริเวณที่ชั้นน้ำมีความหนาแน่นต่างกัน เรียกว่า คลื่นในแนวดิ่ง (Standing wave) ในแอ่งของมหาสมุทร เมื่อพลังงานของคลื่นมีการสะท้อนกลับ รูปแบบของคลื่นจะไม่มีการเคลื่อนที่แต่บริเวณผิวน้ำจะอยู่ในรูปแบบปกติ

ลมแรงหรือลมที่มีการพัดยาวนานมีความสัมพันธ์กับพายุ สามารถทำให้เกิดคลื่นที่มีขนาดใหญ่และเคลื่อนที่ช้า เรียกว่า Storm surge ทำให้เกิดน้ำท่วมในบริเวณชายฝั่งที่เป็นที่ลุ่ม เราสามารถดึงพลังงานออกจากคลื่นได้