Sección de la columna de agua donde se encuentra el mayor gradiente de temperatura, es decir, la profundidad a la cual la temperatura varía más. Aguas más cálidas pesan menos y tienden a mantenerse por encima de aguas más frías y pesadas. Un rápido enfriamiento de aguas superficiales puede dar lugar temporalmente a termoclinas inversas.

Los cambios de temperatura que dan lugar a la termoclina pueden ser debidos a la acumulación/pérdida de calor del agua por parte de la radiación solar en sistemas de baja energía (termoclina estacional cerca de la superficie), presencia de masas de agua de diferentes orígenes y propiedades, enfriamiento por presencia de hielo, ...