人類在海上生活最早的證據，不是來自於船隻的殘骸，而是來自於大約4萬年前的垃圾堆裡發現的一堆堆丟棄的貝殼。隨著末次冰期之後的海平面上升，可能還有更多的考古證據隱藏在水下，但是船隻不太可能被發現。由於是用木頭、皮革和纖維材料所製造，因而船隻很難長期保存，然而毫無疑問的是，它們在求生和探險的歷史中發揮了重要作用。隨著時間的推移，船隻變得越來越複雜，人類也越來越遠離他們所熟知的領地去探險，進而挑戰開放的海洋，尋求新的土地。
歷史上最早的航海活動之一至少可推至4萬年前，可能與從東南亞到紐幾內亞和澳洲的移民活動有關。雖然當時的海平面低得多，必須跨越的海域可能只有40千米（25英裡）寬，但是他們仍然需要比在內陸水道所使用的更為堅固的船隻。
航海工具在世界許多地方各自獨立發展。5000年前，歐洲的貿易活動在地中海地區興起。船隻也幫助人們通過太平洋向西擴張，於大約4000年前在一些島嶼上進行殖民。阿拉伯人也在印度、阿拉伯和非洲地區建立了廣泛的貿易網絡，顯示他們很早以前就對印度洋的季風模式和利用星辰導航有所了解。有了這方面的知識，他們可以不必依靠地標引導便能夠穿越廣闊的開放海洋。
在上一個千禧年的中期，歐洲人對貿易路線和知識都十分渴求。想為海洋製圖和開拓貿易市場的探險家都能得到資金的支持。第一批因此成名的人之一是克里斯多福·哥倫布（Christopher Columbus），他由於在1492年發現了新大陸，而贏得了名譽。
1519年，葡萄牙探險家費迪南·麥哲倫（Ferdinand Magellan）開始了環繞世界之旅，但是他在菲律賓遭到殺害。該旅程後來在胡安·戴爾·卡諾（Juan del Cano）的領導下完成，太平洋的浩大才正式公諸於世。雖然這些早期的探險家能夠準確地測量緯度，但是對經度卻頭痛不已，因為能夠在海上保持精確計時的時鐘尚未面世。一直到1760年，一位名叫約翰·哈裡森（John Harrison）的鐘表匠改良了精密計時器，這個問題才得以解決。不久之後，詹姆斯·庫克（James Cook）即帶著當時世界上最好的航海裝備啟航。從1768年到1780年的三次航行中，庫克繪製了太平洋的海圖和澳洲東海岸的地圖，並推測南方有一個冰原大陸。
阿拉伯人仍然在製造傳統的獨桅帆船；數千年來，他們都是使用這種具有航海價值的小船橫渡印度洋。
1872年的「挑戰者」號遠徵之旅是第一次致力於海洋學研究的環球探險。