放射性廃棄物を回収の意図なしに人の管理下から海洋に移行する最終措置をいう。海洋処分には海洋投棄と沿岸放出がある。海洋投棄は濃縮された液体廃棄物をセメント、アスファルト、プラスチックなどで固化し、200リットルドラム缶に充填した固化体を容易に破損しない方法で公海に投棄することをいう。固化体に含まれている放射性核種が、海水中に溶け出して人間の生活圏に移行するまでの時間が、放射性核種の半減期に比較して、十分長いように隔離、閉じ込め機能を持つものが対象となり、高レベル液体放射性廃棄物はこの対象にはならない。沿岸放出は放射性液体廃棄物が発生した施設内で放射能を除去し、各国政府の定める許容濃度より十分低いことを確認して、施設の所属する国の沿岸海域または河川に排出し、海流などによりさらに希釈する方法である。すなわち、管理された放出である。なお、1975年にロンドン条約が発効し、1982年以降、海洋投棄は行われていない。