東南信風減弱
當南半球赤道附近吹的東南信風減弱后，太平洋地區的冷水上泛會減少或停止，從而形成大范圍海水溫度異常增暖，傳統赤道洋流和大氣環流發生異常，導致太平洋沿岸一些地區迎來反常降水，另一些地方則干旱嚴重。
在正常狀況下，北半球赤道附近吹東北信風，南半球赤道附近吹東南信風。信風帶動海水自東向西流動，分別形成北赤道暖流和南赤道暖流。從赤道東太平洋流出的海水，靠下層上升涌流補充，從而使這一地區下層冷水上泛，水溫低于四周，形成東西部海溫差。
但是，一旦東南信風減弱，就會造成太平洋地區的冷水上泛減少或停止，海水溫度就升高，形成大范圍的海水溫度異常增暖。而突然增強的這股暖流沿著厄瓜多爾海岸南侵，使海水溫度劇升，冷水魚群因而大量死亡，海鳥因找不到食物而紛紛離去，漁場頓時失去生機，使沿岸國家遭到巨大損失。
地球自轉
研究發現，厄爾尼諾事件的發生與地球自轉速度變化有關，自二十世紀50年代以來，地球自轉速度破壞了過去10年尺度的平均加速度分布，一反常態呈4～5年的波動變化，一些較強的厄爾尼諾年平均發生在地球自轉速度發生重大轉折年里，特別是自轉變慢的年份。地球自轉速率短期變化與赤道東太平洋海溫變化呈反相關，即地球自轉速率短期加速時，赤道東太平洋海溫降低；反之，地球自轉速率短期減慢時，赤道東太平洋海溫升高。這表明，地球自轉減慢可能是形成厄爾尼諾現象的主要原因。
當地球自轉減速時，“剎車效應”使赤道帶大氣和海水獲得一個向東慣性，赤道洋流和信風減弱，西太平洋暖水向東流動，東太平洋冷水上翻受阻，因暖水堆積而發生海水增溫、海面抬高的厄爾尼諾現象。