Arheologia maritimă, cunoscută și sub numele de arheologie maritimă, este studiul artefactelor și peisajelor subacvatice. Adesea, aceasta înseamnă studierea epavelor, deși au fost dezvăluite și alte caracteristici arheologice submarine interesante, cum ar fi rămășițele unor locuri de campare preistorice din Marea Nordului sau resturi lăsate atunci când un cutremur lichefiază pământul de sub un oraș-port, cum ar fi Port Royal în Antilele. De obicei, artefactele subacvatice se degradează rapid, dar în unele cazuri, până la unul din câteva sute, conservarea este remarcabilă, iar artefactele care s-ar fi degradat sau ar fi fost jefuite cu mult timp în urmă dacă pe uscat încă rămân. Un exemplu celebru este epava Mary Rose, o navă de război din epoca Tudor care s-a scufundat într-o bătălie cu francezii în 1545.
Unele dintre cele mai fascinante dovezi arheologice ale lumii antice provin din epave foarte vechi cu materiale conservate. Cele mai vechi epave care vor fi investigate în domeniul arheologiei marine sunt din epoca bronzului, unele nave și canoe datând din 1400 î.Hr. sau mai devreme. Una dintre cele mai faimoase este Epava Uluburun, o epavă bine conservată în largul coastei de sud a Turciei, cu o încărcătură extinsă. Încărcătura includea fildeș de elefant, fildeș de hipopotam, lingouri de cupru, lingouri de tablă, sticlă neprelucrată, abanos egiptean, aur, ouă de struț, rășină de terebint, vase de fildeș, un potir de aur, diverse ulcioare, lămpi și vaze, o sabie italiană, sulițe europene , un topor ceremonial din piatră și multe altele. Descoperirile atât de mari de material intact sunt foarte rare în arheologia suprafață, descoperirea mormintelor faraonilor fiind unul dintre exemplele primare și singurele.
Următoarea clasă majoră de epave impresionante din arheologia marină sunt cele din epoca târzie a bronzului și începutul epocii fierului din Grecia și Roma. Uriașele șlepuri de plăcere ale împăratului roman Caligula au fost descoperite în Lacul Nemi, Italia, unde apa dulce se pretează la o mai bună conservare a lemnului și a artefactelor. Una dintre aceste șlepuri (fragmentare) avea 104 m (341 ft) lungime, a treia cea mai mare navă de lemn construită vreodată, o navă mai mare nefiind construită decât aproximativ 1,800 de ani mai târziu. Denumită „Nava uriașă a lui Caligula”, avea șase punți înălțime și putea găzdui peste 1,000 de oameni. Nava uriașă a lui Caligula a ajuns să simbolizeze hedonismul și egoismul lui Caligula și al altor împărați romani, cum ar fi Nero.
O asociere frecventă, foarte speculativă, a arheologiei marine în mintea publicului este cea cu posibila descoperire a Atlantidei. Deși Atlantida a fost în mod clar un dispozitiv literar inventat de Platon pentru a descrie societatea sa ideală, timp de mii de ani mulți oameni au fost păcăliți făcându-și să creadă că există cu adevărat, ceea ce a determinat investigații subacvatice ample. Unele dintre aceste investigații au descoperit de fapt niște artefacte interesante, dar în fiecare caz au fost asociate cu culturi cunoscute ale lumii antice, niciodată cu o cultură complet nouă și nedescoperită.