海水温度是海水的一个重要的理化指标。海水温度实际上是度量海水热量的重要指标。每天海水温度都会随着太阳的辐射而发生变化。大洋表层水温每天变化很小。一般不会超过0.4℃。浅海的海水表层每天的温度变化较大，常常可以达到3到4℃以上。海水表层温度的每日变化会通过海水向更深层海水传导，不过影响的最大深度不会超过50米。

表层水温的每日变化的最高值和最低值出现的时间与太阳的辐射强度有直接的关系。每天中午12点左右是每天太阳辐射最强的时候，海水的最高温度一般会在午后2点左右出现；每天夜间海水的温度都会降低，到凌晨4点海水的温度会下降到全天最低点。

为什么每天海水的温度变化总是滞后于太阳辐射的变化呢？因为太阳辐射的热量大部分用于蒸发海水，只有一小部分用于升高水温，由于海水的比热比空气大得多。因此，水温上升的过程十分缓慢，出现了海水温度最高值比太阳辐射最强时间滞后的现象。同样，海水降温的过程也进行得比较缓慢，形成了最低水温要比太阳辐射的最弱时间晚得多得现象。

每年海洋表层水温总是受到太阳辐射、海流和盛行风变化的影响。赤道和高纬度海区表层水温的年变化相对比较小，一般为1到2℃，中纬度变化最大，尤其史在北纬35度附近，表层水温年变化可以达到12℃。表层以下各层水温的年变化比较小。海水越深，水温越低，而且深层海水的水温年变化幅度也越来越小。不过，在大洋底层的海水由于受到地壳内岩浆活动的影响，温度会出现异常的变化。