海水分析的早期工作，是从建立海水中主要溶存成分的分析方法 及其含量的测定开始的。19世纪80年代，迪特马尔测定了采集自世界各大洋的77个水样的主要溶解成分，进一步证实了海水组成恒定性这一重要规律。

1902年，克努曾提出了氯度和盐度的概念，建立了海水氯度的分析方法，从氯度的测定值计算海水盐度在海水溶解氧、碱度等的分析方法建立之后，就能够研究海水的二氧化碳系统和溶解氧的分布和变化。

从二十世纪开始，由于对海洋生物生产力研究的需要，开展了海水中微量营养成分的分析，特别在二十世纪前半期最为活跃。对海水微量元素的分析，从50年代前就已经开始，但直到60年代后期和70年代初，由于应用了分析化学中的新方法和新技术，才得到迅速的发展。

二十世纪70年代，海洋环境科学的崛起，促进了海洋中痕量污染物，如有毒金属、农药和烃类等的分析方法的发展。能够分析和必须分析的海水中的元素，几乎涉及了自然界存在的所有元素，其浓度范围从常量元素的约每升20克至放射性核素的每升一百亿亿分之一克，有时还要求测定各成分不同形态的含量。为此，已应用了分析化学中大多数的新方法和新技术。1965年，陈国珍和J.P.赖利分别以“海水分析化学”为题，总结了这一领域的工作。