Általában az óceán felszíni vizei melegebbek, mint a mély vizek. Ennek az az oka, hogy a nap energiáját a felszín közelében lévő víz elnyeli, majd a hőt áramlatok és hullámok osztják el a vízoszlopban. Az óceán felszíni vizeinek átlaghőmérséklete 26°C (78,8°F) körül van.
Az óceánnak azonban vannak olyan területei, ahol a felszíni vizek sokkal melegebbek lehetnek, például a trópusokon, ahol a felszíni víz átlagos hőmérséklete 30 °C (86 °F) körül van. Ezzel szemben a sarki óceánok felszíni vizei sokkal hidegebbek lehetnek, az átlaghőmérséklet 0 °C (32 °F) alatt van.
Az évszak a tenger hőmérsékletére is hatással van. Általában az óceán felszíni vizei nyáron a legmelegebbek és télen a leghidegebbek. A nap energiája ugyanis a nyári hónapokban koncentráltabb, így nagyobb hatással van a víz hőmérsékletére.
Végül a víz mélysége is befolyásolhatja a hőmérsékletet. Minél mélyebb a víz, annál hidegebb. Ennek az az oka, hogy a felszín közelében lévő víz elnyeli a nap hőjét, míg a mélyben lévő víz nem. Ennek eredményeként a víz hőmérséklete csökken, ahogy egyre mélyebbre kerül az óceánba.