Den röda linjen i den här illustrationen visar en typisk temperaturprofil för havsvatten. I termoklinen sjunker temperaturen snabbt från det blandade övre skiktet i havet (den så kallade epipelagiska zonen) till det mycket kallare djupa vattnet i termoklinen (mesopelagiska zonen). Under 3 300 fot till ett djup av cirka 13 100 fot är vattentemperaturen konstant. På djup under 13 100 fot varierar temperaturen från nära frysning till strax över vattnets fryspunkt när djupet ökar.
Vattenkroppar består av lager, som bestäms av temperaturen. Det översta ytskiktet kallas den epipelagiska zonen och kallas ibland för ”havets hud” eller ”solljuszonen”. Detta lager interagerar med vind och vågor, vilket blandar vattnet och fördelar värmen. Vid basen av detta skikt finns termoklinen. Termoklinen är övergångsskiktet mellan det varmare blandvattnet vid ytan och det kallare djupvattnet under ytan. Det är relativt lätt att avgöra när man har nått termoklinen i en vattenmassa eftersom det sker en plötslig temperaturförändring. I termoklinen sjunker temperaturen snabbt från temperaturen i blandskiktet till den mycket kallare temperaturen i djupvattnet.
I havet varierar termoklinens djup och styrka från säsong till säsong och år till år. Den är halvpermanent i tropikerna, varierande i tempererade områden (ofta djupast under sommaren) och grunt eller obefintligt i polarområdena, där vattenpelaren är kall från ytan till botten.
Thermoklinerna spelar också en roll i meteorologiska prognoser. Till exempel måste orkanprognosmakare inte bara ta hänsyn till temperaturen på havets hud (havsytans temperatur), utan också till djupet av varmt vatten ovanför termoklinen. Vattenånga som avdunstar från havet är orkanens främsta bränsle. Termoklinens djup är ett mått på hur stor ”bränsletanken” är och hjälper till att förutsäga risken för orkanbildning.