物理海洋学主要研究海洋的物理特性（温度、盐度等）、物理过程和海洋运动的动力学规律以及它们对气候和生态的影响。海洋运动包括风驱动的表层洋流以及由温度和盐度差异造成的极其缓慢的、时间尺度在千年以上的深层海洋环流、海洋波动等。
该研究方向不仅关注大洋环流，也关注近岸海洋环流及其对靠近海岸带区域环境和生态的影响。海洋由于其较大的热力惯性对海-气耦合气候系统变率有着重要的影响。因此，本方向特别强调海-气之间的相互作用及其对气候的影响。主要研究全球气候变化所涉及的海洋环流、大气环流和海-气耦合的问题。研究内容包括对观测资料分析与诊断、海洋环流和大气环流动力学研究、海气耦合动力学研究、利用海洋模式、海气耦合模式进行数值模拟及预测研究。研究兴趣包括现代气候变化、古气候变化以及其它行星的气候变化和历史气候演变。研究范围覆盖海洋、对流层大气和平流层大气。
物理海洋学方向的教师包括：刘征宇教授、杨海军教授、韦骏研究员、胡永云教授、刘永岗研究员。
