«Крестным отцом» третьего по площади океана планеты был Себастьян Мюнстер: название Индийский океан впервые приведено в его работе «Космография» (1555). Первоисследователями рельефа дна стали капитаны судов, прокладывавшие подводные телеграфные кабели. В 1857–1869 гг. они выполнили ряд промеров от Адена до Бомбея в Аравийском море и от Мадраса до Пенанга в Бенгальском заливе.

Начало изучению глубин южной части Индийского океана положила кругосветная экспедиция Ч.У. Томсона на «Челленджере». 17 декабря 1873 г. корвет вышел из Кейптауна в юго-восточном направлении. Измерения в Индийском океане были очень немногочисленны — всего 32 на 18 станциях — и распределены по маршруту весьма неравномерно, особенно в первой половине (до 80° в. д.). Посетив о-ва Принс-Эдуард, Крозе и Кергелен, «Челлёнджер» двинулся к югу и в начале февраля 1874 г. близ о. Херд обнаружил глубину 274 м — первый намек на существование подводного хребта Кергелен. От Южного полярного круга, пересеченного у 80° в. д., экспедиция прошла около 1300 км близ берегов Антарктиды и затем проследовала к Австралии, причем примерно в 1000 км западнее побережья Тасмании «Челленджер» определил глубину 4755 м, т. е. сделал первый промер в Южно-Австралийской котловине. В начале апреля корвет прибыл в Сидней — на этом его исследование Индийского океана было завершено.

Плавание Г. Шлейница и Г. Неймайера на «Газели» в Индийском океане пришлось на конец 1874 — середину 1875 г.; ее маршрут и путь «Челленджера» от Кейптауна до о. Кергелен практически совпали. Южнее острова немецкая экспедиция получила глубину порядка 650 м, подтвердив данные Ч.У. Томсона о подводном хребте.

Основные промерные работы «Газель» выполнила в полосе 30–40° ю. ш. В районе о-вов Амстердам и Сен-Поль обнаружено небольшое поднятие дна, что согласуется с картами нашего времени. Примерно в 700 км западнее побережья Австралии, на 35–32° ю. ш., а также между материком и о. Ява выявлены глубины порядка 4900–5500 м, т. е. положено начало открытию Западно-Австралийской котловины.

Продолжая кругосветное плавание, корабль США «Энтерпрайз» под командой А. Баркера в 1885 г. пересек океан близ экватора с востока на запад от Больших Зондских о-вов к о. Занзибар и выполнил ряд промеров.

Специальная экспедиция К. Хуна на «Вальдивии» в 18,98–1899 гг. провела измерения глубин в юго-западной, восточной и экваториальной частях Индийского океана. Из Кейптауна судно направилось сначала на юго-запад и вторично открыло о. Буве, а далее на восток-юго-восток и выполнило серию промеров, внеся существенный вклад в открытие индийской половины Африканско-Антарктической котловины. От о. Кергелен «Вальдивия» проследовала на северо-восток, к о. Суматра: измерения глубин на этом пути позволили впервые заподозрить существование поднятия дна (Восточно-Индийского хребта).

Продолжая плавание, корабль прошел вдоль побережья Суматры, затем на запад, к о. Шри-Ланка, а оттуда — к архипелагу Чагос. Обогнув эту группу с юга, он достиг о. Занзибар; западнее Чагоса К. Хун впервые отметил наличие какой-то подводной возвышенности (Аравийско-Индийский хребет). Через Суэцкий канал экспедиция вернулась на родину. Участник плавания Г. Шотт в 1900 г. составил батиметрическую карту, на которой показал оба упомянутых поднятия.

Немецкая антарктическая экспедиция на судне «Гаусс» (руководитель Эрих Дригальский) в 1902 г. на пути из Кейптауна к берегам «ледяного» материка провела измерения глубин юго-западной акватории Индийского океана. Э. Дригальский положил начало открытию котловины Агульяс, определив отметку 5100 м. Он также определил температуру воды на разных глубинах в акватории к югу от о. Херд вплоть до побережья Антарктиды — гора Гауссберг, у 89°20' в. д., — и обнаружил, что в ее западной части вода теплее, чем в восточной. Полученные материалы, подтверждавшие данные Ч.У. Томсона, позволили Э. Дригальскому предположить: между этими пунктами проходит подводный хребет.

Английская экспедиция на корабле «Силарк» под руководством географа и океанолога Стенли Гардинера в 1905 г. исследовала экваториальную часть океана в треугольнике, образованном о-вами Сейшельскими, Маскаренскими и Чагос, и дала детальную характеристику рельефа ее дна.

В 1906 г. ряд промеров выполнен немецкой экспедицией на судне «Планета» (капитан В. Лебан, научный руководитель Вильгельм Бреннекке, геолог и океанограф). К югу от Мадагаскара они обнаружили небольшие глубины (Мадагаскарский хребет), а близ южных берегов Суматры и Явы открыли глубоководный желоб, получивший название Яванского (Зондский желоб карт нашего времени); один из промеров дал 7000 м — рекорд для Индийского океана на тот период (но последним данным — 7209 м).