La temperatura es es una variable que controla la densidad del agua del mar (junto con la salinidad aunque en menor medida). Siendo que la densidad de un fluido determina su posición vertical respecto a su entorno, la temperatura es gran medida responsable de la distribución vertical de capas de agua y la circulación asociada a dichas capas. Aguas más cálidas son menos densas, pues la temperatura genera expansión del fluido.

En un entorno de salinidad constante, las aguas más cálidas y menos densas se sitúan por encima de aguas más frías y por tanto más densas y pesadas. Así altas tasas de enfriamiento pueden dar lugar a hundimientos de masas de agua desde la superficie hacia el fondo. El ordenamiento de masas de agua por densidad debida a temperatura genera gradientes de salinidad desde la superficie al fondo; donde este gradiente es mayor se conoce como [termoclina](http://chonos.ifop.cl/wiki/glosario/termoclina/), de gran importancia en oceanografía porque actúa como una barrera física al transporte vertical.