海水的成分非常複雜，包含多種化學元素。主要成分，也稱為常量元素，是指在海水中濃度大於1毫克/升的元素。這些元素包括氯（Cl）、鈉（Na）、硫（S）、鎂（Mg）、鈣（Ca）、鉀（K）、碳（C）、溴（Br）、鍶（Sr）、硼（B）和氟（F）。除了矽（Si）以外，因為它是生物營養鹽，所以不列為海水常量元素。海水中還含有其他元素，但它們的濃度低於1毫克/升，被稱為微量元素或痕量元素。例如，鐵、鉬、鉀、鈾、碘等屬於微量元素，而金、銀、鎘等則是痕量元素。
海水的化學成分包括水、溶解在水中的多種化學元素和氣體。迄今已發現的化學元素達80多種，依其含量可分為三類：常量元素、微量元素和痕量元素。海水的鹽分主要由氯化鈉、氯化鎂、硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鉀等組成，其中氯化鈉最多，占88.6%，硫酸鹽占10.8%。海水的常量元素之間的濃度比例幾乎不變，具有恆定性，這對於研究海水濃度具有重要意義。