海水呈現藍色的原因主要是由海水的光學性質、太陽光線的吸收、反射和散射共同作用的結果。太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光組成，其中波長較長的紅、橙、黃光穿透力強，容易被海水和海洋中的生物吸收，而波長較短的藍光和紫光穿透力弱，遇到水分子或其他懸浮物質會四面散開或反射回來。在海水明淨清澈時，藍光和紫光會通過反射和散射到我們眼裏，由於人眼對紫光並不敏感，所以人們眼中的海洋就常常呈現一片蔚藍色了。
此外，海水的藍色也受到海洋中的浮游生物、懸浮顆粒物、海藻等因素的影響。在一些特定情況下，如海水中懸浮物質比較多，或者其他原因的影響，大海的顏色就不再是藍色的了，比如我國的黃海，由於黃河夾帶的大量泥沙流入海中，會把藍色的海水“染黃”。