Изменение знаний о морском дне в прошлом столетии было тесно связано с общими успехами в изучении морей и океанов.
В истории изучения природы Мирового океана в прошлом веке можно различать два существенно различных периода: первый из них, охватывавший время с начала столетия до плавания «Челленджера», можно назвать периодом кругосветных плавании; второй период, с плавания «Челленджера» до конца прошлого века, выделяется как период океанографических экспедиций.
Важной чертой кругосветных путешествий начала XIX в. было проведение во время плаваний ряда научных наблюдений. Среди кругосветных плаваний первой половины века семнадцать было предпринято русскими мореплавателями, причем в восьми из них велись специально поставленные научные наблюдения, в других же такие наблюдения велись попутно. Иностранные корабли тогда же совершили 21 экспедиционное плавание, во многих из которых тоже велись научные исследования.
Начало измерениям больших океанических глубин было положено во время плавания О. Е. Коцебу (1823—1826 гг.), в котором участвовал Э. X. Ленц. Ленц предложил новую конструкцию глубомера, посредством которого успешно измерялись глубины до 2000 м. Океанографические, в частности промерные работы, выполненные во время этого плавания, внесли ценный вклад в развитие знаний о природе океанов. Ленц также впервые предложил учитывать угол отклонения лотлиня за счет дрейфа корабля, что способствовало большей точности промера.
О. Коцебу произвел интересные наблюдения на коралловых островах Тихого океана, на основании которых он высказал соображения о возможном происхождении коралловых атоллов, близкие к значительно позднее предложенной Ч. Дарвином теории происхождения атоллов. Океанические глубины измерялись и другими русскими кругосветными экспедициями, например во время замечательного плавания Ф. Ф. Беллинсгаузена и М. П. Лазарева в южных широтах, как известно, ознаменовавшегося открытием Антарктиды. В 1840 г. Росс измерил несколько глубин у берегов Антарктического материка. Промеры больших глубин в начале прошлого столетия выполнялись с большим трудом; они отнимали много времени и сил. Хотя Уилкс и предложил заменить пеньковый лотлинь проволокой, но тогда это еще мало улучшило технику глубоководного промера.
Запросы жизни, необходимость прокладки трансокеанских кабелей требовали систематических промерных работ в отдельных морях и океанах. Такие работы, в частности и глубоководный промер, были осуществлены в Атлантическом океане, благодаря чему Мори смог составить первую карту рельефа дна этого океана. Систематические глубоководные промеры выполнялись в Черном море; для них использован глубомер, изобретенный Э. Ленцем. В 1861—1862 гг. А. Ульский произвел систематический промер Каспийского моря, в результате которого была составлена батиметрическая карта, отображающая основные черты рельефа дна этого моря.
Если глубины морей измерялись более или менее систематически и подробно, то в океанах в первую половину прошлого века это делалось лишь от случая к случаю. Редкие отметки глубин на картах Индийского и Тихого океанов ложились по линиям прокладки трансокеанских кабелей или по пути плавания отдельных экспедиций. Обобщение данных по глубоководному промеру в первую половину прошлого века дало основание Шепарду и Осборну сделать вывод, что в сравнении с сушей подводный рельеф менее расчленен. Причину этого можно было видеть в незначительных скоростях океанических течений, неспособных влиять на рельеф дна.
Такой вывод являлся неизбежным при крайне редких точках промера, имевшихся в то время. Вместе с тем в результате подробного промера прибрежных пространств, в особенности на материковом мелководье (шельфе), открывались все новые и новые формы подводного рельефа, выяснялось сложное расчленение морского дна. Подводные долины стали выявляться сначала у берегов Северной Америки, а затем и у Западной Европы. Девис ставил образование подводных долин у берегов Северной Америки в зависимость от приливо-отливных течений. Образование подводной долины на продолжении р. Гудсона Дана, а позднее и другие исследователи объясняли большой амплитудой колебаний уровня моря в четвертичное время в связи с развитием оледенений на поверхности суши.
Большое значение в изучении рельефа дна и вообще природы Атлантического океана имели исследования Мори. Они обобщены в его известных сочинениях по физической географии моря, положившей начало комплексной характеристике природы океанов. Ему принадлежит и первая батиметрическая карта Атлантического океана, охватывавшая его северную часть.
Новый период в исследовании дна Мирового океана начался с работ, проводившихся на исследовательском корабле «Челленджер» (1872—1876 гг.). Эта экспедиция составила новую эпоху в развитии океанографии и всех ее отраслей как вследствие громадности охваченного пространства, так и по причине новых приемов и способов исследования. Труды экспедиции на «Челленджере» дали океанографии твердое основание и в то же время указали на те задачи, которые требовали дальнейшего, более подробного изучения.
Руководителем громадного дела по обработке и изданию трудов экспедиции, во многом легших в основу наших знаний о рельефе дна Мирового океана, был Меррей. В этих трудах были обобщены не только материалы, собранные непосредственно этой экспедицией, но и все имевшиеся к тому времени сведения о природе океанов, в частности и о рельефе дна.
Отчетливое представление о степени изученности рельефа дна океанов к рассматриваемому времени дают следующие данные. При составлении батиметрических карт океанов Меррей использовал 5969 отметок глубин, в том числе в Атлантическом океане — 2500, в Тихом океане — 2466, Индийском океане — 1003. Меньше всего были освещены промерами пространства Северного Ледовитого океана и в южных широтах других океанов.
Почти одновременно с «Челленджером» работала экспедиция на «Газелле», затем последовал ряд кругосветных и других экспедиций, охвативших исследованиями большие пространства отдельных океанов. К их числу принадлежат экспедиции на судне «Тускарора» (1873—1874 гг.), на «Альбатросе» (начиная с 1888 г.) и др. Большой вклад в изучение океанографических условий Тихого океана внесли исследования С. О. Макарова на корабле «Витязь» (1886—1889 гг.). Неизвестные просторы Северного Ледовитого океана, в особенности совершенно неизученные области его центральной части, были исследованы экспедицией Ф. Нансена на корабле «Фрам». В результате исследования Нансена в центральной части Северного Ледовитого океана был открыт глубоководный Полярный бассейн. Особенно важно то, что, обрабатывая батиметрические материалы, Нансен впервые подошел к анализу их с широких геоморфологических позиций. Труд Нансена «Батиметрические черты Северных Полярных морей» представляет собой первую сводку о подводном рельефе морей Северного Ледовитого океана, проникнутую идеями широкого геоморфологического понимания происхождения и развития подводного рельефа. Развивая эти идеи в дополнении к своему основному труду, Нансен дает обзор рельефа шельфа и высказывает ряд предположений о возможных путях развития материкового мелководья. Рассматриваемый труд Ф. Нансена оказал большое влияние на последующее развитие представлений о подводном рельефе, в особенности материкового мелководья. Составленная Нансеном батиметрическая карта Полярного бассейна до периода систематических советских исследований в центральной Арктике служила единственным источником знаний о подводном рельефе этой части Мирового океана.