在高纬度地区，海面温度一般是海面低，往下的海水温度相对较高，比如南极、北极地区；在赤道和低纬度地区，由于海水吸收太阳的辐射热，因此海面海水的温度最高，越往下越低。

当然，有很多因素影响到海水的温度，比如海底火山的活动会导致深海海底的海水处于高温。此外，洋流的运动也会造成海水温度的巨大差异，著名的暖流比如墨西哥暖流湾流、北大西洋暖流、黑潮、对马暖流、东澳大利亚暖流、莫桑比克暖流…… 寒流比如亲潮（千岛寒流）、北太平洋的加里福尼亚寒流，南太平洋的秘鲁寒流，北大西洋的加那利寒流，南大西洋的本格拉寒流，南印度洋的西澳寒流等等。海水温度在垂直方向上的变化，总的来说是随着深度的增加而降低。海水的深度与温度的关系上存在着三层典型的结构：上层为混合层，深度为20～200米，此层中温度是均匀变化的；其下一层叫温跃层，此层温度急剧下降；最下一层位于温跃层下，海水的温度较平稳地下降。 海水会小于零度,但是：第一，水是热的不良导体，这点我们都已经知道了；第二，水的比热容是地球上最大的物质，降温和结冰要放出巨大的热；第三，降温时，温度是从海面上开始下降的，那么降到海底要有非常多的水来降温，第四,深层海水的压强非常大，导致了水的体积要缩小它会使海水更不容易结冰。