Het niveau van radioactiviteit in de oceaan varieert afhankelijk van de locatie en diepte van het water. Over het algemeen is de concentratie van radioactieve isotopen in de oceaan relatief laag, dankzij het enorme watervolume en het verdunningseffect. Natuurlijke bronnen van radioactiviteit in de oceaan zijn onder meer kalium-40, uranium-238 en thorium-232, die aanwezig zijn in sedimenten op de zeebodem en opgelost in zeewater. Kosmische straling draagt ​​ook bij aan de radioactiviteit in het oppervlaktewater van de oceaan.

Door menselijke activiteiten, zoals het testen van kernwapens en nucleaire ongelukken, zijn ook radioactieve materialen in de oceaan terechtgekomen. Het gaat onder meer om isotopen als cesium-137 en strontium-90, die vrijkwamen bij de kernwapenproeven in de jaren vijftig en zestig. De concentraties van deze kunstmatige radionucliden zijn in de loop van de tijd over het algemeen afgenomen, maar ze kunnen nog steeds worden gedetecteerd in de oceaanomgeving.

In gebieden in de buurt van kerncentrales of locaties voor de opslag van kernafval kunnen de niveaus van radioactiviteit in de oceaan hoger zijn als gevolg van lozingen of lekkages van radioactief materiaal. Er zijn echter doorgaans strikte regels en monitoring van kracht om de impact van deze activiteiten op het mariene milieu tot een minimum te beperken. Over het geheel genomen wordt aangenomen dat de oceaan relatief lage radioactiviteitsniveaus heeft in vergelijking met andere omgevingen, zoals bepaalde terrestrische ecosystemen of opslagfaciliteiten voor kernafval.