Zeeën en oceanen spelen een belangrijke rol in het mondiale klimaat. Water kan veel warmte absorberen en geeft dat weer langzaam af. De aanwezigheid van water werkt daarom als een “buffer” op de temperatuur. Zonder de aanwezigheid van zoveel water zou de aarde onleefbaar zijn, omdat de temperaturen overdag boven het kookpunt zouden raken en ´s nachts ver onder het nulpunt zouden zakken.

De grote stromingen in de oceanen bepalen voor een groot deel het klimaat op de continenten. Zo profiteert West-Europa van een warme golfstroom in de Atlantische oceaan. Warm tropisch water wordt naar het noorden gestuwd door de wind en de rotatie van de aarde, waardoor een enorme hoeveelheid warmte wordt aangevoerd – ongeveer honderd keer het mondiale energieverbruik. West-Europa heeft daardoor een veel zachter klimaat dan het oosten van Canada, dat op dezelfde geografische breedte is gelegen.

Deze gratis centrale verwarming heeft echter niet altijd gefunctioneerd. Uit klimatologisch onderzoek blijkt, dat in het verleden de golfstroom een aantal malen abrupt tot stand is gekomen, met een drastische temperatuursdaling tot gevolg. Sommige klimaatmodellen suggereren dat ook het broeikaseffect de warme golfstroom wel eens tot een halt zou kunnen brengen, als er veel regenwater de oceanen instroomt. Een abrupte temperatuurdaling met ongeveer 6 graden zou het gevolg kunnen zijn.  

De oceanen spelen daarnaast een grote rol in de CO₂ huishouding van de wereld. Door de verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing gaat jaarlijks zo´n 7 gigaton aan CO₂ de lucht in. Ongeveer de helft daarvan wordt weer vastgelegd door planten op het land en algen in de oceanen, waarbij de oceanen ongeveer 2 gigaton voor hun rekening nemen. Onderzoek wijst uit, dat de capaciteit van de oceanen om CO₂ op te nemen kan worden vergroot door het water te verrijken met ijzer. De aldus gestimuleerde algengroei zou veel extra CO₂ aan de atmosfeer ontrekken. Het is echter twijfelachtig of deze maatregel ooit in de praktijk kan worden gebracht om op mondiale schaal de CO₂-concentratie in de atmosfeer te beinvloeden.