اكتشف التجار الفينيقيون حوض المحيط الأطلسي منذ القرن الثامن قبل الميلاد. وتوغلوا في منطقة جبل طارق لإجراء المبادلات التجارية على امتداد السواحل المغربية والأسبانية. وغالب الظن أنهم وصلوا إلى الجزر البريطانية شمالاً، ومن هناك إلى إفريقيا الجنوبية وذلك حوالي القرن السابع قبل الميلاد. وفي القرن التاسع الميلادي، كان الفايكنج يجوبون مناطق الأطلسي الشمالي، ثم بعد ذلك بقرنين من الزمن، أقاموا مستعمرات في جرينلاند وآيسلندا. وأبحروا بعيدًا إلى أمريكا الشمالية واستمرت الاكتشافات حول المحيط الأطلسي إلى القرنين الرابع عشر والخامس عشر الميلاديين تتوالى بسرعة؛ إذ كان التجار يبحثون عن مسالك أخرى من أوروبا إلى جزر التوابل أو جزر الهند الشرقية. هكذا تقدمت صناعة المراكب، وتحسنت طرق الملاحة البحرية؛ فأخذ الأوروبيون يكتشفون معظم السواحل الإفريقية الغربية في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي. ومنهم البحار البرتغالي بارتلوميو دياز الذي أبحر إلى الطرف الجنوبي لإفريقيا عام 1487م، ثم كريستوفر كولمبوس الذي انطلق من أوروبا في اتجاه أمريكا الشمالية سنة 1492م، مبرهنًا بخطواته تلك على سلامة الملاحة في المحيط الأطلسي غربًا، مما أقنع الأوروبيين من جميع الجنسيات بمواصلة الاستكشافات عبر المحيط الأطلسي في جميع الاتجاهات. ثم قام الاختصاصيون البريطانيون في علوم المحيطات، ببحوث في أرضية المحيط فحصلوا على عينات منها، وعلى عدد من حيوانات ونباتات الأعماق، وكانوا يجرون أبحاثهم على متن السفينة التجريبية تشالنجر في الفترة بين عامي 1873 و1876م.
في الثلاثينيات من القرن العشرين الميلادي، شرع العلماء يستعملون السونار لسبر أعماق البحار. وهو آلة إلكترونية للكشف تعتمد على الذبذبات، وكانوا من قبل يطلقون حبلاً غليظًا في وسط الماء إلى القاع. وفي منتصف ستينيات القرن العشرين الميلادي، اختفى الحبل وحل محله السونار وآلات إلكترونية أخرى، مكّنت صانعي الخرائط من رسم الكثير عن قاع البحر.
في الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين الميلادي أجرى العلماء في مشروع الحفريات القاعية دراسات علمية عميقة، وعلى إثرها انطلق العلماء الأمريكيون على متن سفينة التفتيش جلومار تشالنجر، وقاموا بحفر ما يقارب مائة حفرة في أرضية المحيط، كما حصلوا على عينات من بقايا حيوانات ونباتات العصور الغابرة، وعلى معادن في الأعماق على بعد 910م، وتفحص العلماء هذه النماذج لتحديد عمرها. فتوصلوا إلى معرفة العصر الجيولوجي لمختلف مناطق المحيط، وأكدوا أن قيعان المحيط قرب السواحل ضاربة في القدم أكثر من السلاسل الجبلية في وسطه، كما أثبتت هذه الاكتشافات أن أرضية المحيط تكونت تدريجيًا في العصور الغابرة المتراوحة بين 130 و200 مليون سنة.
في الستينيات من القرن العشرين الميلادي، أخذت بعض مناطق المحيط المتاخمة للمدن الكبرى تتلوث بدرجة ملحوظة؛ إذ تحمل الوديان مياه الصرف الصحي إلى المحيط، كما تحمل الرياح أنواع المبيدات الحيوانية والنباتية لمياه المحيط، وتتدفق فيه أيضًا كميات النفط المتسربة من الناقلات عند شقها عباب المحيط.وتضررت ـ بسبب هذه النفايات ـ جميع أنواع مصايد الأسماك في المناطق الساحلية. ويعتقد العلماء أن الضرر لم يبلغ منطقة أعالي البحار، وإنما بقي محصورًا في المناطق الساحلية. وفي منتصف السبعينيات من القرن العشرين، أصدر عدد من الدول مجموعة قوانين لمنع المزيد من تلوث مياه المحيط الأطلسي.