海水溫度不會是每下降1000米有固定數值溫度下降的。因為有此規律的話，深層海水全變成冰了。而實際上，在大洋中，水溫的變化幅度不是很大，一般從－2℃到30℃，其中，75％的水溫為0℃到6℃，50％的水溫為1．3℃到3．8℃。

海水溫度在垂直方向上的變化，總的來說是隨著深度的增加而降低。海水的深度與溫度的關係上存在著三層典型的結構：上層為混合層，深度為20～200米，此層中溫度是均勻變化的；其下一層叫溫躍層，此層溫度急劇下降；最下一層位於溫躍層下，海水的溫度較平穩地下降。

深層海水（1000米以下）溫度隨水深變化不大，保持低溫狀態。是因為海水的熱量主要來自太陽輻射；海水導熱率很低。

海水溫度變化一般在-2℃—30℃之間，其中年平均水溫超過20℃的區域佔整個海洋麵積的一半以上。

海水溫度有日、月、年、多年等週期性變化和不規則的變化，它主要取決於海洋熱收支狀況及其時間變化。經直接觀測表明：海水溫度日變化很小，變化水深範圍從0—30米處，而年變化可到達水深350米左右處。在水深350米左右處，有一恆溫層。但隨深度增加，水溫逐漸下降（每深1000米，約下降1°—2℃），在水深3000—4000米處，溫度達到2°—-1℃。海水溫度是海洋水文狀況中最重要的因子之一，常作為研究水團性質，描述水團運動的基本指標。研究海水溫度的時空分佈及變化規律，不僅是海洋學的重要內容，而且對氣象、航海、捕撈業和水聲等學科也很重要