人眼看到的海水的颜色，是海水对太阳反射光的颜色。阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光组成，当阳光照射在海上时，波长较长的红光和橙光，透射力最大，被海水和海洋中的生物吸收。红光、橙光和黄光在不同的深度时均被吸收了，并使海水的温度升高。到一定的深度绿光也被吸收了。而蓝光，紫光等由于波长较短，遇到水分子或其他微粒会四面散开，或反射回来。海水越深，被散射和反射的蓝光就越多，因此，我们的眼睛其实只看到了被反射和散射出来的蓝光，所以，我们看见的大海就呈现出蓝色。

一般说来，在水深超过100米的海洋里，这三种波长的光大部分能被海水吸收，并且还能提高海水的温度。而波长较短的蓝光和紫光遇到较纯净的海水分子时就会发生强烈的散射和反射，于是人们所见到的海洋就呈现一片蔚蓝色或深蓝色了。近岸的海水因悬浮物质增多，颗粒较大，对绿光吸收较弱，散射较强，所以多呈浅蓝色或绿色。

1921年，有一个叫拉曼的印度中年科学家在大海上做了一个实验，他用尼科尔棱镜观察沿布儒斯特角从海面反射的光线，即可消去来自天空的蓝光。这样看到的光应该就是海水自身的颜色。结果证明，由此看到的是比天空还更深的蓝色。他又用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。可见，海水的颜色并非由天空颜色引起的，而是海水本身的一种性质。