تؤدي درجة حرارة المحيط (بالإنجليزية: Ocean temperature) دورًا حاسمًا في النظام المناخي العالمي وفي التيارات المحيطية وفي الموائل البحرية. وهي تتباين تبعًا للعمق والموقع الجغرافي والفصل. ولا تختلف درجة الحرارة وحدها في ماء البحر، بل تختلف الملوحة كذلك؛ فالماء السطحي الدافئ أملح عمومًا من المياه العميقة أو القطبية الأبرد. وفي المناطق القطبية تكون الطبقات العليا من ماء المحيط باردةً وعذبة. وماء المحيط العميق ماء بارد مالح يوجد في أعماق محيطات الأرض، ودرجة حرارته منتظمة عند نحو 0–3 °س. وتعتمد درجة حرارة المحيط أيضًا على مقدار الإشعاع الشمسي الساقط على سطحه؛ ففي المناطق المدارية، حيث تكون الشمس عمودية تقريبًا، يمكن أن ترتفع درجة حرارة الطبقات السطحية إلى أكثر من 30 °س، وقرب القطبين تبلغ درجة الحرارة المتوازنة مع الجليد البحري نحو −2 °س.
وثمة دوران واسع النطاق ومستمر للماء في المحيطات، أحد أجزائه الدوران الحراري الملحي، الذي تقسره تدرّجات الكثافة العالمية الناشئة عن تدفّقات الحرارة والماء العذب عند السطح. فالتيارات السطحية الدافئة تبرد وهي تبتعد عن المناطق المدارية، إذ يزداد الماء كثافةً فيهبط. ثم تحرّك التغيّرات في درجة الحرارة والكثافة الماءَ البارد عائدًا نحو خط الاستواء بوصفه تيارًا بحريًا عميقًا، ثم يصعد في نهاية المطاف نحو السطح مرة أخرى.