阳光投射在海面上，海面反射掉一部分，绝大部分被水分子吸收。被加热了的水分子就把一部分热量向下传递，下边的水分子吸收了热量，又把自己“剩下”的一部分向更下边传递。这样一个一个地传递着，同时也一个一个地吸收着，尽可能先把自己温暖起来。所以愈往下传递，热量也就愈少。
除了这样传递之外，海水在不规则的涡动中，上层携带热量大的水分子也向下层热量低的水分子传递热量。
从每一昼夜来说，白天，在阳光照射下的海洋尽情地吸收太阳的光和热，温暖着自己的“皮肤”，水温升高，夜间，它又把白天收到的“礼品”赠送给过路的风，水温就降低了一些。即便是在晴朗的白昼，在晨曦初露，艳阳高照或红日西沉的不同时刻，因太阳的热辐射强度不同，海面水温也随之缓慢地变化。
一天当中最热的时刻约在下午2—3时，最凉的时刻在清晨4—5时。为什么这个温度最大、最小值不出现在12时和0时呢?这决定于海面热收支情况。当它热量收支相等时就出现最大、最小值。日出东方，海面上热量收入渐渐大于支出，中午收入最多。但到下午2—3点时，收支才平衡，此时海面积累热量最多，温度最高。过了这一时刻，太阳偏西，海面热量支出开始大于收入，直到次日清晨4—5点时，需要支出的基本上支出了，海面热量最少，所以温度最低。
在不同的季度里，每天的变化也不相同。一般说来，夏天变化较大，冬天变化较小。大洋和浅海又不同，没海的变化比大洋显著一些。天空晴朗时和阴云密布时温差变化也不同，前者大，后者小。
