Nhiệt lượng của mặt trời làm ấm mặt nước trên bề mặt nhiều hơn nước dưới biển sâu, và sự chênh lệch nhiệt độ này tạo ra năng lượng nhiệt. Chỉ cần một phần nhỏ của nhiệt bị giữ lại trong đại dương cũng có thể cung cấp năng lượng cho cả thế giới.

Năng lượng nhiệt của đại dương được sử dụng cho nhiều ứng dụng, bao gồm cả phát điện. Có ba loại hệ thống chuyển đổi điện gồm chu trình đóng, chu kỳ mở và hệ thống lai giữa 2 loại này. Hệ thống chu kỳ đóng sử dụng nước ấm từ bề mặt của đại dương để làm bay hơi một chất lỏng dẫn động có điểm sôi thấp, chẳng hạn như ammonia.

Ammonia bay hơi và làm quay tuabin. Tuabin sau đó kích hoạt một máy phát điện để sản xuất điện. Hệ thống chu kỳ mở đun sôi nước biển bằng cách hoạt động ở áp suất thấp. Điều này tạo ra hơi nước đi qua một tuabin / máy phát điện. Còn loại hệ thống thứ ba thì kết hợp cả hai hệ thống nêu trên.

Cơ năng và nhiệt năng của đại dương là khác nhau. Mặc dù ánh nắng mặt trời ảnh hưởng đến tất cả các hoạt động đại dương, thủy triều được thúc đẩy chủ yếu bởi lực hấp dẫn của mặt trăng và sóng được điều khiển chủ yếu bởi những cơn gió. Kết quả là thủy triều và sóng là nguồn năng lượng không liên tục, trong khi nhiệt năng lượng đại dương là tương đối ổn định. Ngoài ra, không giống như nhiệt năng, việc sản xuất điện của cả hai loại năng lượng từ thủy triều và sóng thường liên quan đến thiết bị cơ khí.

Một cái đập thường được sử dụng để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng bằng cách buộc nước chảy tua bin, kích hoạt máy phát điện. Đối với chuyển đổi năng lượng sóng, có ba hệ thống cơ bản: hệ thống kênh dẫn sóng vào các hồ chứa, hệ thống phao lái máy bơm thủy lực và hệ thống cột nước dao động sử dụng sóng để nén không khí bên trong một container. Năng lượng cơ học tạo ra từ các hệ thống này một cách trực tiếp sẽ kích hoạt một máy phát điện hoặc năng lượng này được chuyển đến một chất lỏng làm việc, nước, hoặc không khí, sau đó làm quay tuabin của máy phát điện.