Ambas as expressões estão corretas e são quase equivalentes. O que as diferencia é que uma – «água do mar» – tem uso corrente, enquanto a outra, não sendo impossível, pode revelar-se menos comum.

Para falar de água salgada, diz-se «água do mar», usando o artigo definido, tal como se diz «água do rio» ou «água do poço», «água da fonte», água da torneira», ou seja, para denotar um tipo de água pela sua proveniência. No entanto, não se pode dizer que «água de mar» seja um erro, atendendo a que existe «banho de mar» e «braço de mar», em que «de mar» não inclui o artigo definido. Nestes dois casos, «de mar» parece equivaler a «de água do mar», o que sugere que não se emprega «água de mar» por ser expressão redundante, subentendendo «água de água do mar».

Mesmo assim, não se perfilando razão para achar que «água de mar» esteja incorreto, pode ainda supor-se que a forma sem artigo definido se deva a que é mais raro empregar mar como se designasse uma substância, ao contrário do que acontece com areia ou gelo ou água: «castelo de areia», «pedras de gelo», «lençol de água». Refira-se ainda o contraste que pode detetar-se entre «espuma do mar» e «espuma de mar»: «espuma do mar» aplica-se à espuma que o mar tem, enquanto «espuma de mar» é interpretável como «espuma feita de água do mar».

Cf. Qual é a origem da palavra «água»? + Viagem pelos nomes da água