Vienkārši sakot, ģeoloģiskā okeanogrāfija ir okeāna dibena izpēte. Šī zemes zinātnes nozare ir vērsta uz okeāna dibena ģeoloģisko struktūru un topogrāfiju un dabiskajiem procesiem, kas rada un maina šīs īpašības. Zinātnieki, kas specializējas šajā jomā, izmanto okeanogrāfijas principus un metodes, lai atklātu svarīgus ģeoloģiskos notikumus, kas notikuši pirms miljoniem gadu, kā arī prognozētu tos, kas varētu notikt nākotnē.
Runājot par struktūru, ģeoloģiskie okeanogrāfi pēta zemes litosfēras plākšņu kustības ietekmi, kā rezultātā veidojas nogulumu nogulsnes un veidojas vai iznīcina okeāna dibenu. Viena no ievērojamām koncentrācijas jomām, ko ietekmē šie procesi, ir kontinentālais šelfs. Šī ir zemes platība zem okeāna, kas atrodas tieši pie krasta un stiepjas līdz vietai, kur šelfs nokrīt un nolaižas līdz okeāna dibena bezdibenim līdzenumam, kura dziļums visā pasaulē ir atšķirīgs. Mērot šelfa dziļumu noteiktās vietās, zinātnieki var paredzēt ūdens kustības modeli gar piekrastes krastu, kā arī viļņu augstumu, kas varētu rasties jūrā un galu galā sasniegt zemi. Kontinentālā šelfa izmaiņu izpēte sniedz arī norādes, kas palīdz novērtēt jūras līmeņa svārstības dažādos ģeogrāfiskos reģionos, kā arī tropisko vētru ietekmi.
Ir daudzas sekundāras disciplīnas, kas ietilpst ģeoloģiskās okeanogrāfijas zinātnē. Piemēram, paleoklimatoloģija ir dziļjūras gultņu izpēte, lai izveidotu klimata pārmaiņu laika grafiku, jo tā ir saistīta ar Zemes veidošanu un pārveidošanu, kā arī pagātnes un tagadnes dzīvo organismu veselību un bioloģisko daudzveidību. Plākšņu tektonika ir Zemes tektonisko plākšņu izpēte, kas atrodas uz planētas litosfēras un tiek iedarbinātas migrācijas dēļ, ko rada siltums, kas rodas no zemes garozas apakšējā apvalka jeb astenosfēras. Daudzas ģeoloģiskās okeanogrāfijas apakšnozares sniedz vēl specializētākas studiju jomas. Piemēram, seismoloģija, kas ir veltīta zemestrīču aktivitātes izpētei, ir plātņu tektonikas apakškategorija.
Ģeoloģiskās okeanogrāfijas zinātnieki savā darbā izmanto visdažādākos instrumentus un aprīkojumu. Piemēram, papildus satelīta attēliem pētnieki izmanto ļoti progresīvus instrumentus, lai kartētu okeāna dibenu, piemēram, augstas izšķirtspējas vāla batimetrijas izpētes sistēmas un sānu skenēšanas hidrolokatorus un akustiskās profilēšanas iekārtas. Daudzi zinātnieki piedalās arī dziļjūras izpētes programmās, piemēram, Okeāna urbšanas programmā (ODP), starptautiskā projektā, ko finansē un vada ASV Nacionālais zinātnes fonds un 22 globālie partneri, kas veido Apvienotās okeanogrāfijas institūcijas dziļo zemes paraugu ņemšanai (JOIDES). ).