海水的温度是海水温度计上表示海水冷、热的物理量，以摄氏度数表示。水温升高或降低，标志着海水内部分子热运动平均动能的增强或减弱。水温的高低取决于辐射过程、大气与海水之间的热交换和蒸发等因素。
在大洋中，水温的变化幅度不是很大，一般从－2℃到30℃，其中，75％的水温为0℃到6℃，50％的水温为1．3℃到3．8℃。
南极地带的威德尔海是世界大洋中水温最低的地方。在此处由于海水结冰，致使水的盐度也增大，因而形成了冷而且密度大的下沉海水，并沿着海底向北部分布开来，形成了南极来源的底层海流。
从整体上来看，表层水温最高的区域是位于北纬5°～10°之间。
海水温度在垂直方向上的变化，总的来说是随着深度的增加而降低。海水的深度与温度的关系上存在着三层典型的结构：上层为混合层，深度为20～200米，此层中温度是均匀变化的其下一层叫温跃层，此层温度急剧下降最下一层位于温跃层下，海水的温度较平稳地下降。