E’ possibile misurare il livello del mare sia da Terra che dallo spazio: i maroegrafi e i GPS posti lungo le coste permettono di fare misure da Terra; radar-altimetri dallo spazio. Per capire meglio il fenomeno sono necessarie misurazioni che coprono archi di tempo di centinaia e migliaia di anni. Per questo si ricorre a stime fatte attraverso cambiamenti nel livello del mare registrati dalle coste rocciose e dai resti archeologici e storici, sommersi dal mare.
Le variazioni del livello del mare nel tempo sono quindi ricavate da studi multidisciplinari, geologici, archeologici, storici, e modelli geofisici.