早在1881年9月，巴黎生物物理学家德•阿松瓦尔就提出利用海洋温差发电的设想。1926年11月，法国科学院建立了一个实验温差发电站，证实了阿松瓦尔的设想。1930年，阿松瓦尔的学生克洛德在古巴附近的海中建造了一座海水温差发电站。
1961年法国在西非海岸建成两座3500千瓦的海水温差发电站。美国和瑞典于1979年在夏威夷群岛上共同建成装机容量为1000千瓦的海水温差发电站，美国还计划在跨入21世纪时建成一座100万千瓦的海水温差发电装置，以及利用墨西哥湾暖流的热能在东部沿海建立500座海洋热能发电站，发电能力达2亿千瓦。
日本已有小型实验电站，美国做了较全面的研究，现在建大型电站在技术上是可行的，关键是低温差20．27℃时系统的转换效率仅有6．8％一9％，加上发出电的大部分用于抽水，冷水管的直径又大又长，工程难度大，研究工作处于停顿状态。每千瓦投资成本约1万美元，近期不会有人投资建实用的电站。若能利用沿海电厂的高温废水，提高温差，或者将来与开发深海矿藏或天然气水合物结合，并在海上建化工厂等综合考虑还是可能的。
美国50 kW“MINI---(>I电C”号海水温差发电船，由驳船改装，锚泊在夏威夷附近海面，采用闭式循环，工质是氨，冷水管长663 m，冷水管外径约60 cm，利用深层海水与表面海水约21—23℃的温差发电。1979年8月开始连续3个500 h发电，发电机发出50 kw的电力，大部分用于水泵抽水，净出力为12～15kw。从深海里抽出的水营养丰富，在实验船周围引来很多鱼类，这是海洋热能利用的历史性的发展。
随后，美国在夏威夷的大岛建了一个自然能源实验室，为在该岛建40删大型海水温差发电站做准备，在热交换器、电力传输、抽取冷水(深水管道)、防腐和防污方面取得重大进展。计划采用开式循环发电系统，在发电过程副产淡水。夏威夷大学积极参与这项计划，做了多年实验但至今未建电站，可能是工程浩大，成本太高的缘故(每千瓦投资约1万美元)。
瑙鲁海水温差发电站是日本“阳光计划”，1973年选定在太平洋赤道附近的瑙鲁共和国建25MW温差电站，1981年10月完成100 kW实验电站，见图10、n。该电站建在岸上，将内径70 cm，长940 111的冷水管沿海床铺设到550 m深海中。最大发电量为120 kW，获得31．5 kW的净出力。
