De rode lijn in deze illustratie toont een typisch temperatuurprofiel van het zeewater. In de thermocline neemt de temperatuur snel af van de gemengde bovenlaag van de oceaan (de epipelagische zone genoemd) tot veel kouder diep water in de thermocline (mesopelagische zone). Beneden 3.300 voet tot een diepte van ongeveer 13.100 voet blijft de watertemperatuur constant. Op diepten onder de 13.100 voet varieert de temperatuur van dichtbij het vriespunt tot net boven het vriespunt van het water naarmate de diepte toeneemt.
Waterlichamen zijn opgebouwd uit lagen, bepaald door de temperatuur. De bovenste oppervlaktelaag wordt de epipelagische zone genoemd, en wordt ook wel de “oceaanhuid” of “zonlichtzone” genoemd. Deze laag staat in wisselwerking met de wind en de golven, die het water mengen en de warmte verdelen. Aan de basis van deze laag ligt de thermocline. Een thermocline is de overgangslaag tussen het warmere gemengde water aan de oppervlakte en het koelere diepe water daaronder. Het is relatief gemakkelijk om te zien wanneer je de thermocline in een waterlichaam hebt bereikt, omdat er een plotselinge verandering in temperatuur optreedt. In de thermocline neemt de temperatuur snel af van de temperatuur van de gemengde laag tot de veel koudere temperatuur van het diepe water.
In de oceaan variëren de diepte en de sterkte van de thermocline van seizoen tot seizoen en van jaar tot jaar. De thermocline is semi-permanent in de tropen, variabel in de gematigde streken (vaak het diepst in de zomer), en ondiep of onbestaand in de poolgebieden, waar de waterkolom van het oppervlak tot de bodem koud is.
Thermoclines spelen ook een rol bij meteorologische voorspellingen. Zo moeten orkaanvoorspellers niet alleen rekening houden met de temperatuur van de huid van de oceaan (de temperatuur van het zeeoppervlak), maar ook met de diepte van het warme water boven de thermocline. Waterdamp die uit de oceaan verdampt, is de belangrijkste brandstof van een orkaan. De diepte van de thermocline is een maat voor de grootte van de “brandstoftank” en helpt bij het voorspellen van het risico op orkaanvorming.