最小含氧层（oxygen minimum layer）是海水中含氧量最低的水层。由于水中生物或有机质的氧化自表层向深处逐渐减小，到达500～1000米水深处，海水含氧量达最小值。此层具有重要地层意义，可形成富含有机质的沉积物，如白垩纪大量出现富含有机质的黑色灰岩层，即海水中出现缺氧层所致。白垩纪全球气温较高，赤道和两极之间温度梯度很小，极少出现环流，易产生缺氧层。深层水的氧含量较低，当极地近表层形成的富含氧层流入深海盆地底部时，由于生物的呼吸和碎屑物质的氧化作用而逐渐失去氧气，导致含氧量低的深层水年龄较老，可据深层水含氧量的多少作为鉴定海水年龄的指标。