Η θαλάσσια αρχαιολογία, γνωστή και ως θαλάσσια αρχαιολογία, είναι η μελέτη υποβρύχιων αντικειμένων και τοπίων. Συχνά, αυτό σημαίνει μελέτη ναυαγίων, αν και έχουν αποκαλυφθεί και άλλα ενδιαφέροντα υποθαλάσσια αρχαιολογικά χαρακτηριστικά, όπως τα ερείπια προϊστορικών κάμπινγκ στη Βόρεια Θάλασσα ή τα συντρίμμια που αφήνουν όταν ένας σεισμός υγροποιεί τη γη κάτω από μια πόλη-λιμάνι, όπως το Port Royal στο τις Αντίλλες. Συνήθως, τα τεχνουργήματα υποβρύχια αποσυντίθενται γρήγορα, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, μόλις ένα στις εκατοντάδες, η διατήρηση είναι αξιοσημείωτη, και τα τεχνουργήματα που θα είχαν αποσυντεθεί ή θα είχαν λεηλατηθεί πριν από πολύ καιρό αν στη στεριά εξακολουθούσαν να παραμένουν. Ένα διάσημο παράδειγμα είναι το ναυάγιο του Mary Rose, ενός πολεμικού πλοίου της εποχής των Tudor που βυθίστηκε σε μάχη με τους Γάλλους το 1545.
Μερικά από τα πιο συναρπαστικά αρχαιολογικά στοιχεία του αρχαίου κόσμου προέρχονται από πολύ παλιά ναυάγια με διατηρημένα υλικά. Τα παλαιότερα ναυάγια που έχουν ερευνηθεί στον τομέα της θαλάσσιας αρχαιολογίας είναι από την Εποχή του Χαλκού, με ορισμένα πλοία και κανό να χρονολογούνται από το 1400 π.Χ. ή νωρίτερα. Ένα από τα πιο διάσημα είναι το ναυάγιο του Uluburun, ένα καλοδιατηρημένο ναυάγιο στις νότιες ακτές της Τουρκίας με εκτεταμένο φορτίο. Το φορτίο περιελάμβανε ελεφαντόδοντο, ελεφαντόδοντο ιπποπόταμου, ράβδους χαλκού, ράβδους από κασσίτερο, ακατέργαστο γυαλί, αιγυπτιακό έβενο, χρυσό, αυγά στρουθοκαμήλου, ρητίνη τερεμπίνθου, δοχεία από ελεφαντόδοντο, ένα χρυσό δισκοπότηρο, διάφορες κανάτες, λάμπες και βάζα, ένα ιταλικό σπαθί, ευρωπαϊκά δόρατα , ένα πέτρινο τελετουργικό τσεκούρι και πολλά άλλα. Τόσο μεγάλα ευρήματα ακέραιου υλικού είναι πολύ σπάνια στην επιφανειακή αρχαιολογία, καθώς η ανακάλυψη των τάφων των Φαραώ είναι ένα από τα κύρια και μοναδικά παραδείγματα.
Η επόμενη μεγάλη κατηγορία εντυπωσιακών ναυαγίων στη θαλάσσια αρχαιολογία είναι αυτά της Ύστερης Εποχής του Χαλκού και της Πρώιμης Εποχής του Σιδήρου της Ελλάδας και της Ρώμης. Οι τεράστιες φορτηγίδες αναψυχής του Ρωμαίου Αυτοκράτορα Καλιγούλας έχουν αποκαλυφθεί στη λίμνη Νέμι της Ιταλίας, όπου το γλυκό νερό προσφέρεται για καλύτερη διατήρηση του ξύλου και των αντικειμένων. Μία από αυτές τις (αποσπασματικές) φορτηγίδες είχε μήκος 104 μέτρα (341 πόδια), το τρίτο μεγαλύτερο ξύλινο πλοίο που κατασκευάστηκε ποτέ, με μεγαλύτερο πλοίο να κατασκευαστεί μόλις 1,800 χρόνια αργότερα. Ονομαζόταν «Caligula’s Giant Ship», είχε ύψος έξι καταστρώματα και μπορούσε να χωρέσει πάνω από 1,000 άτομα. Το γιγάντιο πλοίο του Καλιγούλα έχει φτάσει να συμβολίζει τον ηδονισμό και τον εγωισμό του Καλιγούλα και άλλων Ρωμαίων Αυτοκρατόρων όπως ο Νέρωνας.
Μια συχνή, άκρως εικαστική συσχέτιση της θαλάσσιας αρχαιολογίας στο κοινό είναι αυτή με την πιθανή ανακάλυψη της Ατλαντίδας. Αν και η Ατλαντίδα ήταν ξεκάθαρα μια λογοτεχνική συσκευή που εφευρέθηκε από τον Πλάτωνα για να περιγράψει την ιδανική του κοινωνία, για χιλιάδες χρόνια πολλοί άνθρωποι εξαπατήθηκαν να πιστέψουν ότι υπήρχε στην πραγματικότητα, κάτι που έχει προκαλέσει εκτεταμένες υποβρύχιες έρευνες. Ορισμένες από αυτές τις έρευνες έχουν πράγματι βρει μερικά ενδιαφέροντα αντικείμενα, αλλά σε κάθε περίπτωση έχουν συσχετιστεί με γνωστούς πολιτισμούς του αρχαίου κόσμου, ποτέ έναν εντελώς νέο και ανεξερεύνητο πολιτισμό.