古代，有些沿海国家、集团之间即已进行过海上战争。有些关系到国家民族命运的海上战争，往往通过若干次战斗或交战才能决定胜负，在一定程度上已经出现海上战役的初始形态。例如，公元前480年希腊和波斯之间的萨拉米斯海战，是海上战役的雏形。桨船时代的战役性作战，参战舰船多，持续时间短，行动范围小。1340年，英法两国为争夺英吉利海峡控制权的斯勒伊斯海战，双方参战舰船约450艘，持续时间只有1天，作战海域离岸较近。帆船时代的海上作战，行动范围扩大，样式增多，作战方式以炮战为主，并进行火攻。
1598年，中国和朝鲜两国水师联合围歼侵朝日军的
露梁海战，双方参战舰船1300余艘，联军兵力实施伏击、拦截、包围和追击等一系列战斗，歼灭日舰400余艘，夺取了海上战役的胜利。蒸汽舰时代，舰艇种类增多、技术性能提高，并出现了潜艇和水上飞机，海军从单一的水面兵力发展为多兵种的军种，海上作战行动能够在较大范围内实施。
第一次世界大战时期，战列舰成为海战的主力，潜艇能够较长时间在海上遂行作战任务，初步形成了现代海上战役。
第二次世界大战时期，海军各兵种和技术装备得到进一步发展，作战中广泛使用舰载飞机、岸基飞机、潜艇，协同水面舰艇，完成多种海上作战任务，海上战役样式增多，规模扩大，出现了海军诸兵种协同进行的海上战役、陆海空军联合实施的联合海上战役。
基本要求：①形成优势。根据战略、战役企图，合理编组战役力量，充分发挥诸军种、兵种的优长，协调一致地行动，形成整体威力。②精心运筹。熟知敌对双方情况和战场环境，因敌制宜，周密制定计划。③把握重心。集中使用海军航空兵、潜艇和主要水面舰艇等突击兵力，重点打击敌战役部署中的枢纽部位和关键目标。④活用战法。围绕战役目标，根据战场情况，广泛实施机动，创造有利态势，灵活运用各种手段，欺骗、迷惑和调动敌人，力求出奇制胜。
现代海上战役的主要样式有进攻敌方海上兵力集团战役、海上封锁和反封锁战役、海上破交和保交战役、海上核突击和核反击战役等。根据战略意图、作战任务、敌情、战场环境和不同战役样式，由海军战役军团或联合战役军团组织与实施。
基本程序和方法有：采取各种侦察手段查明敌情、战场情况等；正确定下决心，周密制定计划；严密组织各种防护和各项保障；适时隐蔽调集兵力，形成有利的战役部署；突然发起战役，夺取和保持战役制空权、制海权和制信息权，掌握战役主动；集中精锐兵力，打击敌要害目标；掌握战场情况的变化，适时机动兵力、变换战法，灵活指挥、控制和协调作战行动，夺取战役胜利。随着信息技术的发展和在海战中的广泛运用，海上战役力量将更加多元化、整体化，战场空间将更加广阔，战役手段将更加多样。