海水密度主要取決于海水的溫度和鹽度分布情況。赤道區溫度最高，鹽度較低，因而表層海水密度最小，約為1.0230 g/cm。由赤道向兩極，密度逐漸增大。在副熱帶海域，雖然鹽度最大，但因溫度下降不大，仍然很高，所以密度雖有增大，但沒有相應地出現極大值。海水最大密度出現在寒冷的極地海區，如在南極海區，密度可達1.0270g/cm以上。
對于固定深度來講，海水密度只是溫度和鹽度的函數。因此，隨著深度的增加，密度的水平差異與溫度和鹽度的水平分布相似，在不斷減小，至大洋底層則已相當均勻。
海水的溫度決定于輻射過程、大氣與海水之間的熱量交換和蒸發等因素。大洋中水溫為 -2℃至30℃;深層水溫低,大體為-1℃至4℃。大洋表層年平均水溫:太平洋最高,為19.1℃;印度洋次之,為17.0℃;大西洋最低,為16.9℃。