С 1949 года в бассейне Тихого океана начало работать советское экспедиционное судно «Витязь». Экспедиции на «Витязе» изучили и описали три основных типа поднятий ложа океана: сводовые поднятия, включающие в основном сооружения, выходящие на поверхность в виде островов Маршалловых, Лайн, Туамоту и ряда других; глыбовые хребты и массивы (возвышенность Шатского, хребет Наска); краевые валы, приуроченные в основном к внешним сторонам ряда глубоководных желобов - Алеутского, Курило-Камчатского, Филиппинского.
Кроме «Витязя», в Тихом океане работали советские исследовательские суда: «Обь» в 1957-1958 гг., обследовала восточную окраину Восточно-Тихоокеанского поднятия до широты о. Пасхи; «Дмитрий Менделеев» в 1974-1975 гг. провел подробное изучение западной окраины той же подводной структуры.
В 1986 году НИС «Академик Мстислав Келдыш», на борту которого находились ГОА «Пайсис», совершило специальный рейс с целью изучения вулканически активных участков северо-восточной части Тихого океана [5].
Актуальным направлением исследований оставалось изучение островов Океании. В начале 1990-х годов была впервые открыта группа островов Раджаампат, превратившаяся к настоящему времени в важную рекреационную зону [5].
Команда австралийских ученых в 2006 году исследовала желоб в зоне разлома Тасмании, в котором ученые смогли найти виды, не изученные современной наукой - мягкие кораллы.
В мае 2009 года при дистанционно управляемого подводного аппарата «Дженсон» океанографы смогли обнаружить и записать первое видео и сделать фотографии самого глубокого подводного вулкана, извергающего расплавленную лаву на дно океана
Фауна Тихого океана по своему видовому составу превышает показатели любого другого океана. Здесь встречаются практически все обитатели Мирового океана. Основной пищей млекопитающих и многих рыб, заселяющих эти воды, являются осьминоги, устрицы, зоопланктон, раки, кальмары, мидии, медузы и многие другие. Некоторые из них входят в состав промысловых ресурсов Тихого океана. Животный мир также богат такими млекопитающими, как кашалоты и различные виды китов. Среди обитателей также встречаются довольно редкие виды морских ежей, мечехвостов, а также древних рыб, которые уже не сохранились в других океанах.
Фитопланктон океана главным образом состоит из одноклеточных водорослей, в совокупности составляющих 1300 видов. Из них большая часть относится к так называемым диатомеям и перидинеям. Донная фауна Тихого океана насчитывает приблизительно 4000 видов водорослей, сосредоточенных в прибрежных акваториях, а также до 29 видов (морских трав) цветковых растений. В умеренных и более холодных частях океана наблюдается массовое распространение бурых водорослей, в частности из группы ламинариевых.
Растительность в тропических регионах представлена мангровыми зарослями и коралловыми рифами. Здесь сосредоточена большая часть фукусовых, крупно зеленых и красных водорослей, являющихся с коралловыми полипами главными рифообразующими организмами.
Популяция серых китов, обитающих в Тихом океане, в настоящее время находится в критическом состоянии. Именно поэтому этот древний вид морских млекопитающих был занесен в Красную Книгу. Самая серьезная угроза для их популяции заключается в неблагоприятном воздействии нефтегазовых проектов. Сегодня борьбу за сохранность серых китов ведут коалиции многих природоохранных организаций.