Определяется температурный режим океана поглощением солнечной радиации и испарением водяного пара с его поверхности. Средняя температура Мирового океана равна 3,8°С, максимальная, 33°С, установлена в Персидском заливе, а минимальные температуры -1,6; -1°С характерны для полярных областей.
На различных глубинах океанских вод располагается квазиоднородный слой, который характеризуется почти одинаковыми температурами. Ниже него находится сезонный термоклин. Перепад температур в нем в период максимального нагревания достигает 10—15°С. Под сезонным термоклином залегает главный термоклин, охватывающий основную толщу океанских вод с перепадом температур в несколько градусов. Глубина залегания термоклина в разных частях одного и того же океана не одинакова. Это зависит не только от температурных условий в приповерхностной части, но и от гидродинамики и солености вод Мирового океана.
К океанскому дну примыкает придонный пограничный слой, в котором зафиксированы низкие температуры, меняющиеся в зависимости от географического положения от 0,3 до -2 °С.
В зависимости от температур меняется плотность океанской воды. Ее средняя плотность в поверхностных областях составляет 1,02 г/см3. С глубиной по мере понижения температуры и увеличения давления плотность возрастает.
