海洋气象观测一般采用自动气象站作为主要的探测设备。

自动气象站是由电子设备或计算机控制的自动进行气象观测和资料收集传输的气象站，一般由传感器、变换器、数据处理装置、资料发送装置、电源等部分组成。变换器是将传感器感应的气象参数转换成电信号（比如气压、电流、频率等）；数据处理装置则将对这些电信号进行处理，再转换成对应的气象要素值。经过处理的气象要素数据按规定的格式编排，经资料发送装置用有线或无线方式传给站部，或存贮在介质上并定期回收。电源是为气象站正常工作提供动力的，在野外通常使用太阳能电池。

气象观测要素主要有风、气压、气温、相对湿度、海面有效能见度、降水量等。