Statek z grupą młodych marynarzy krąży po Pacyfiku, szykując się na próbę manewrów z użyciem broni jądrowej. W wolnym od intensywnej musztry oraz obowiązków czasie mężczyźni zwiedzają oceaniczne wyspy i odkrywają własną seksualność. Każdy z nich zachowuje się inaczej po wybuchu, który zmienia ich swobodne podejście do najważniejszych życiowych zagadnień.

Z bombą atomową kojarzą się trzy nazwy: Hiroszima, Nagasaki i Mururoa. Ten ostatni, atol koralowy na Pacyfiku, który służył Francuzom za poligon dla prób atomowych jest cichym, acz niezwykle wyrazistym bohaterem "Czarnego oceanu". Na ekranie obserwujemy grupę młodych chłopaków, którzy płyną na wojskowym statku w nieznaną przyszłość. Choć protagoniści z początku nie znają celu swojej podróży (jest rok 1972, transportują na Mururoa bombę, której wybuch przyjdzie im obserwować), widzowie będą w stanie zauważyć w ich ruchach i gestach pewne podskórne napięcie. A w związku z tym, że "Czarny ocean" dzieli się na dwie części – przed i po wybuchu, ostatnie akty filmu stanowią przejmującą medytację nad tym, co było i nigdy już nie wróci.

Jest rok 1972. Grupa młodych rekrutów wyrusza okrętem wojennym na atol Mururoa. Nie znają celu swojej wyprawy, choć wiedzą, że przyszło im uczestniczyć w wyjątkowej misji. Podróż przebiega niczym wakacyjna wyprawa na rajską wyspę. Chłopcy grają w karty, łowią ryby i piją alkohol ukradkiem wyniesiony z kapitańskiej mesy. Są młodzi i nie zadają zbędnych pytań. Jednak ładunek, który znajduje się pod podkładem, i związana z nim tajemnica, zaczynają psuć beztroską atmosferę. Kiedy napięcie staje się nie do wytrzymania, nadchodzi kres podróży. Przeszłość znika i nic, co było, nigdy już nie będzie takie same.