อุณหภูมิผิวน้ำทะเลมีอิทธิพลอย่างใหญ่หลวงต่อภูมิอากาศ(climate) และสภาพอากาศ(Weather) ตัวอย่างเช่น ทุกๆ 3-7 ปี พื้นที่อันกว้างใหญ่ในมหาสมุทรแปซิฟิกแถบเส้นศูนย์สูตรจะอุ่นขึ้น 2-3 องศาเซลเซียส การอุ่นขึ้นนี้เป็นการแสดงถึงแบบแผนการเกิดขึ้นเอลนิโญซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงแบบแผนการตกของฝนและน้ำฟ้าทั่วโลก เป็นสาเหตุของฝนตกหนักทางภาคใต้ของสหรัฐอเมริกาและความแห้งแล้งที่รุนแรงในออสเตรเลีย อินโดนีเซียและเอเชียใต้ ในระดับที่เล็กลง อุณหภูมิในมหาสมุทรส่งอิทธิพลต่อการก่อตัวของพายุหมุนเขตร้อน(พายุเฮอริเคนและไต้ฝุ่น) โดยการดึงพลังงานจากน้ำในมหาสมุทรที่อุ่นเพื่อก่อตัวและเพิ่มกำลังให้กับพายุ

แผนที่อุณหภูมิพื้นทีผิวทะเลที่แสดงข้างต้นนี้มาจากการบันทึกของเครื่องมือ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) บนดาวเทียม Aqua ขององค์การนาซา ดาวเทียมจะวัดอุณหภูมิพื้นผิวมหาสมุทรส่วนบนสุดในระดับมิลลิเมตร แผนที่นี้ น้ำที่เย็นที่สุดจะแสดงเป็นสีฟ้า (ประมาณ -2 องศาเซลเซียส) อุณหภูมิน้ำทะเลที่ร้อนที่สุดแสดงเป็นสีชมพูเหลือง 35 องศาเซลเซียส มวลแผ่นดินและพื้นที่ทะเลน้ำแข็งรอบแอนตาร์ติกแสดงเป็นสีเทา ระบุว่าไม่มีการเก็บข้อมูล

แบบแผนที่แสดงให้เห็นชัดเจนในลักษณะการเปลี่ยนแปลงตามเวลาในแต่ละปี โดยมีความแตกต่างของอุณหภูมิผิวน้ำทะเลระหว่างพื้นที่ในเขตศูนย์สูตรและแถบขั้วโลก กระแสน้ำเย็นและน้ำอุ่นจะมีความแตกต่างตามค่าเฉลี่ยนชของอุณภูมิผิวน้ำในแต่ละเดือน แถบกระแสน้ำอุ่นที่คดเคี้ยวขึ้นไปทางชายฝั่งทะเลตะวันออกของสหรัฐอเมริกาและข้ามผ่านแอตแลนติกเหนือนั้นคือ กระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีม

แม้ว่าเหตุการณ์สภาพอากาศที่เกิดขึ้นในช่วงสั้นๆ จะส่งผลต่ออุณหภูมิน้ำทะเล แต่เมื่อดูค่าเฉลี่ยรายเดือนก็แทบลจะไม่มีผลอะไร และมีเหตุการณ์น้อยครั้งที่เห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่น ในเดือนธันวาคมปี ค.ศ.2003 กระแสลมแรงพัดไปทางตะวันตกเฉียงใต้จากอ่าวเม็กซิโกไปยังอเมริกากลางและออกสู่มหาสมุทรแปซิกฟิกทำให้ผิวน้ำทะเลเคลื่อนห่างจากชายฝั่งและทำให้กระแสน้ำเย็นที่อยู่ลึกลงไปผุดขึ้นมายังพื้นผิว กระแสลมนี้เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาว รู้จักกันในนาม ลมเตฮัวโน (Tehuano winds).

ข้อมูลเพิ่มเติมดูจาก NASA Earth Observations (NEO): Sea Surface Temperature