De temperatuur van het zeeoppervlak wordt vanuit de ruimte zowel door thermische infrarode sensoren gemeten, alswel door Passive Microwave Radiometers (PMW). Daarnaast wordt veel gebruik gemaakt van in situ metingen op zee (schepen, boeien).
Thermisch infrarood
Met behulp van satellietbeelden in het thermische infrarode spectrum (3-15 μm) is het mogelijk om de temperatuur van het zeeoppervlak te meten. Zo'n radiometer meet echter alleen de bovenste laag van het zeeoppervlak, dit in tegenstelling tot in situ metingen, die tot enkele meters diepte reiken. Ook heeft de radiometer last van wolken. Er wordt dan ook vaak een meerdaags gemiddelde genomen, waarbij het effect van de wolken is weggefilterd.
Gemiddelde temperatuur aan het zeeoppervlak (2-7 nov. 2009), geproduceerd door de Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility (OSI-SAF) op basis van thermisch infra-rood metingen (NOAA AVHRR).
Passive Microwave Radiometers
Sinds de lancering van de TRMM-satelliet in 1998, met aan boord het TMI-instrument, is het mogelijk om met Passive Microwave Radiometers de temperatuur van het zeeoppervlak te meten. Dit gebeurt in het spectrum van 4 tot 11 GHz. Een groot voordeel van microgolven ten opzichte van infrarood is dat microgolven geen last hebben van wolken. Hier levert men echter resolutie voor in. Infrarood-beelden hebben doorgaans een resolutie van 1-4 km, bij microgolven is dit al 25 km.
Zeetemperaturen voor de periode 22 augustus tot 23 september 1998, gemeten door het TMI-instrument op de TRMM-satelliet. Het beeld laat zien dat de cycloon Bonnie een pad met lagere temperaturen heeft achtergelaten. Cycloon Danielle zal hierdoor later afzwakken [NASA].
De zeetemperatuur is belangrijk bij bijvoorbeeld het voorspellen van orkanen en (tropische) cyclonen.