А. Дефант в 1929 году, обобщив имеющиеся данные, сформулировал определение водной массы. Под этим понятием он подразумевал однородные ограниченные или неограниченные объемы воды, характеризующиеся определенными, более или менее постоянными физическими или химическими свойствами. В 1947 г. советский ученый А.Д. Добровольский дополнил и расширил это определение. В настоящее время сформировалось целое учение о водных массах. В соответствии с ним в океане выделяются отдельные водные массы, свойства которых связаны с местом их формирования и путем распространения.

Водные массы могут быть классифицированы по происхождению: экваториальные, тропические, субтропические, водные массы умеренных широт, субпорлярные и полярные, причем их выделяют в каждом из океанов; по глубине: поверхностная (до 200—250 м), подповерхностная (от 200—250 до 400—500 м), промежуточная (от 400—500 до 1000—1500 м), глубинная (от 1000—1500 до 4000 м) и придонная (глубже 4000 м).

Для распознавания водных масс пользуются целым комплексом показателей, выбирая один или два основных и несколько дополнительных. Так, из физических характеристик используются: температура, соленость, плотность, оптические свойства, скорость звука; из химических — растворенный кислород, сероводород, щелочность; из физико-химических — соотношение изотопов (кислорода и водорода); из геологических – минеральный состав взвеси; из биологических – количественный, видовой состав растений и животных, населяющих водную толщу. Чаще всего применяют значения температуры и солености – оперируют кривыми их вертикального и картами горизонтального распределения. В начале XX века норвежский ученый В. Хелленд-Хансен предложил, что наиболее убедительные результаты дает совместный анализ обоих показателей при помощи T,S — кривых. Советский океанолог В.Б. Штокман разработал теорию T,S — кривых для описания водных масс.

Обычно при рассмотрении океанологических явлений и процессов приходится иметь дело с большим количеством конкретных цифр, характеризующих температуру, соленость и другие свойства вод. По ним определяют индексы - значения показателей, наиболее свойственных именно данной водной массе, лучше всего ее обрисовывающих. Часть водной массы с наиболее отчетливыми индексами является ядром и формируется в очаге. Обобщение этих значений позволяет более отчетливо выявить основные географические закономерности формирования, размещения и взаимодействия вод океана.

Трансформация водных масс зависит от: перехода водной массы из одной климатической зоны в другую (зональная трансформация); от изменений внешних условий в связи с годовым циклом (сезонная трансформация) и смешения различных водных масс между собой (трансформация смешения). Смешение водных масс может идти постепенно и тогда наблюдается плавный переход из одной массы в другую. Если встречаются водные массы с резко различными характеристиками (Гольфстрим и Лабрадорское течение), то между ними образуется ярко выраженная пограничная (фронтальная) область с большой разницей в показателях.