Pojednostavljeno rečeno, geološka oceanografija proučava oceansko dno. Ova grana znanosti o Zemlji usredotočena je na geološku strukturu i topografiju oceanskog dna i prirodne procese koji stvaraju i modificiraju te značajke. Znanstvenici specijalizirani za ovo područje primjenjuju oceanografske principe i tehnike kako bi otkrili važne geološke događaje koji su se dogodili prije milijuna godina, kao i za predviđanje onih koji će se vjerojatno dogoditi u budućnosti.
Što se tiče strukture, geološki oceanografi proučavaju učinke kretanja litosfernih ploča Zemlje, što rezultira sedimentnim naslagama i stvaranjem ili uništavanjem dna oceana. Jedno značajno područje koncentracije na koje utječu ovi procesi je epikontinentalni pojas. Ovo je područje kopna ispod oceana tik uz obalu, a proteže se do točke gdje se šelf spušta i spušta do ponorne ravnice oceanskog dna, čija dubina varira diljem svijeta. Mjerenjem dubine police na određenim lokacijama, znanstvenici mogu predvidjeti obrazac kretanja vode duž obalne obale, kao i visinu valova za koje se može očekivati da će pokrenuti pučinu i na kraju doći do kopna. Proučavanje varijacija u epikontinentalnom pojasu također daje tragove koji pomažu u procjeni fluktuacija razine mora u različitim geografskim regijama, kao i utjecaja tropskih oluja.
Postoje brojne sekundarne discipline koje potpadaju pod znanost geološke oceanografije. Na primjer, paleoklimatologija je proučavanje dna dubokog mora kako bi se konstruirao vremenski okvir klimatskih promjena u odnosu na oblikovanje i preoblikovanje Zemlje, kao i na zdravlje i biološku raznolikost prošlih i sadašnjih živih organizama. Tektonika ploča je proučavanje zemljinih tektonskih ploča, koje se nalaze u litosferi planeta i koje se pokreću da migriraju zbog topline koja se stvara iz gornjeg omotača zemljine kore ili astenosfere. Mnoge poddiscipline geološke oceanografije daju još specijaliziranija područja proučavanja. Na primjer, seizmologija, koja je posvećena proučavanju aktivnosti potresa, potkategorija je tektonike ploča.
Znanstvenici geološke oceanografije u svom radu koriste širok izbor alata i opreme. Na primjer, uz satelitske snimke, istraživači koriste vrlo napredne instrumente za mapiranje oceanskog dna, kao što su sustavi za batimetriju visoke razlučivosti i oprema za bočno skeniranje i akustičnu profilaciju. Mnogi znanstvenici također sudjeluju u programima istraživanja dubokog mora, kao što je Ocean Drilling Program (ODP), međunarodni projekt koji financira i vodi Nacionalna znanstvena zaklada SAD-a i 22 globalna partnera koji čine Zajedničke oceanografske institucije za duboko uzorkovanje Zemlje (JOIDES ).