其工作机制与陆地应用一致，但针对海洋环境进行了特殊优化。海水导电性强，镁合金阳极能快速建立保护电流，通过自身溶解释放电子，使被保护金属表面形成阴极区，有效阻止锈蚀反应。不过，海水的强腐蚀性也对阳极提出更高要求，通常会采用高纯度镁基合金，并通过调整铝、锌比例提升其溶解均匀性，避免局部腐蚀导致的保护失效。​

在实际应用中，钻井平台的水下桩腿、海底输油管道外壁，都会间隔安装镁合金牺牲阳极块。例如，在离岸风电基础结构上，阳极通过专用夹具固定，可在 15-20 年内持续发挥作用。对于船舶而言，船底和压载舱的阳极布置，能减少海生物附着和海水侵蚀的双重损害。​

尽管在高导电海水环境中，镁合金阳极消耗速度较快，但结合涂层防护等措施，可大幅延长其使用寿命。随着海洋工程向深海发展，耐高压、抗湍流的新型镁合金牺牲阳极正不断研发，为海洋资源开发提供更持久的防腐保障。​