大洋表层水温的分布，主要取决于太阳辐射的分布和大洋环流两个因子。在极地海域，结冰与融冰的影响也起重要作用。 大洋表层水温在-2℃～30℃之间变化，年平均值为17.4℃。太平洋的表层水温最高，平均为19.1℃;印度洋次之，为17.0℃;大西洋为16.9℃。相比各大洋的平均温度而言，大洋表层是相当温暖的。 各大洋表层水温的差异，是由其所处的地理位置、大洋形状以及大洋环流的配置等因素造成的。太平洋的表层水温之所以高，主要因为其在热带和副热带的面积较大，表层温度高于25℃的面积约占66%;而大西洋在热带和副热带的面积较小，表层水温高于25℃的面积仅占18%。 从表2.1可以看出，大洋在南、北两半球的表层水温有明显的差异。北半球的年平均水温比南半球相同纬度带内的温度高2℃左右，尤其在大西洋南半球50° S～70° S、北半球50°N～70°N之间特别明显，相差7℃左右。造成这种差异的原因，一方面是由于南赤道流的一部分跨越赤道进入北半球;另一方面是由于北半球的陆地阻碍了北冰洋冷水的流入，而南半球则与南极海域直接连通。
表2.1 三大洋上每10°纬度带内表面水温的年平均值(单位： ℃，据Defant，1961)
| 纬度 | 北半球 | 南半球 | ||||||
| 大西洋 | 太平洋 | 印度洋 | 平均 | 大西洋 | 太平洋 | 印度洋 | 平均 | |
| 0°～10° | 26.6 | 27.9 | 27.2 | 27.3 | 25.2 | 27.4 | 26.0 | 26.4 |
| 10°～20° | 25.8 | 27.2 | 26.4 | 26.5 | 22.1 | 25.9 | 25.1 | 25.1 |
| 20°～30° | 24.1 | 26.1 | 22.4 | 22.7 | 21.1 | 22.5 | 21.5 | 21.7 |
| 30°～40° | 20.4 | – | 18.6 | 18.4 | 16.8 | 17.0 | 17.0 | 17.0 |
| 40°～50° | 12.4 | – | 10.0 | 11.0 | 8.6 | 8.7 | 11.2 | 9.8 |
| 50°～60° | 8.7 | – | 5.7 | 6.1 | 1.8 | 1.6 | 5.0 | 2.0 |
| 60°～70° | 5.6 | – | – | 2.1 | (-1.3) | (-1.5) | (-1.3) | (-1.4) |
| 70°～80° | – | – | – | (-1.0) | (-1.7) | (-1.7) | (-1.7) | (-1.7) |
| 80°～90° | (-1.7) | |||||||
| 0°～90° | 0° ～80° | |||||||
| 20.1 | 27.5 | 22.2 | 19.2 | 14.1 | 15.2 | 16.8 | 16.0 | |
图2.3和图2.4为世界大洋2月和8月表层水温的平面分布，具有如下共同特点：
图2.3 世界大洋2月表层水温的平面分布(单位：℃，改绘自冯士筰等，1999)
图2.4 世界大洋8月表层水温的平面分布(单位：℃，改绘自冯士筰等，1999)
(1) 等温线的分布，沿纬度线大致呈带状分布，特别在南半球40°S以南海域，等温线几乎与纬圈平行，且冬季比夏季更为明显，这与太阳辐射的纬度变化密切相关。 (2) 冬季和夏季最高水温都出现在赤道附近海域，在西太平洋和印度洋近赤道海域，可达28℃～29℃。在西太平洋，28℃等温线的包围面积夏季比冬季更大，且位置偏北一些。图2.3中的点画线表示最高水温出现的位置，称为热赤道，平均位置在7°N左右。 (3) 由热赤道向两极水温逐渐降低，到极圈附近降至0℃左右;在极地冰盖之下，温度接近于对应盐度下的冰点温度。例如南极冰架之下曾有-2.1℃的记录。 (4) 在两半球的副热带到温带海域，特别是北半球，等温线偏离带状分布，在大洋西部向极地弯曲，大洋东部则向赤道方向弯曲。这种分布造成大洋西部水温高于东部。在亚北极海域，水温分布与上述特点恰恰相反，即大洋东部比大洋西部温暖。大洋两侧水温的这种差异在北大西洋尤为明显，东西两岸的水温差在夏季为6℃左右，冬季可达12℃。这种分布特点是由大洋环流造成的：在副热带海域，大洋西部是暖流区，东部为寒流区;在亚北极海域正好相反。在南半球的中、高纬度海域，三大洋连成一片，有著名的南极绕极流围绕南极流动，所以东西两岸的温度差没有北半球明显。 (5) 在寒、暖流交汇区等温线分布特别密集，温度水平梯度较大，如北大西洋的湾流与拉布拉多寒流之间，以及北太平洋的黑潮与亲潮之间都是如此。另外在大洋暖水区和冷水区，两种水团的交界处，水温水平梯度也比较大，形成所谓的极锋(polarfront)。 (6) 冬季表层水温的分布特征与夏季相似，但水温的经向方向梯度比夏季大。 由于在大洋表层以下太阳辐射的直接影响迅速减弱，环流情况与表层的情况不同，所以大洋表层以下水温的分布与表层差异甚大。