在海上航行時，由於沒有參照物提供參考，對距離、速度、位置的測量是比較困難的。在經緯度被應用於航海之前，航行一般是靠星圖、羅盤定位；到1500年左右，航海儀器被發明出來，經緯度開始被加入到海圖中。
1617年，荷蘭科學家斯內爾（Snell）以24630羅馬英裡（24024英裡）評估了地球的周長。之後，英國數學家埃德蒙·岡特（Edmund Gunter）改進了導航工具，並建議將經緯度作為測量距離的基礎單位。
海裡的計算其實就是對地球周長的「切分」
這樣以來，將地球的周長除以360，就得到了每度的距離，再除以60也就得到了每分的距離，也就是海裡。由於地球的形狀並不是一個完美的球體，1分的緯度距離也並不恆定，因此關於海裡的計算各國都有不同的標準，但也相差不大。1929年在摩納哥舉行的國際水文地理學會議（International Extraordinary Hydrographic Conference），將1海裡為了1.852千米，以便於統一計算。
如今的導航設備雖已十分先進和發達，但由於海裡已成為一種習慣性用法，因此也就被保留了下來。此外，在航海定位的重要設備六分儀上，其單位也是用分來記錄的，按照海裡進行計算也更為方便實用。
海裡是跟地球經線相對應的，經線一分就是一海裡。人類知道地球是圓的後就開始應用經緯線導航，後來航海六分儀被發明出來，更方便了在茫茫大海上導航，為了計量方便，就把經線一分作為一海裡來計算。