Lorsque les eaux du Pacifique tropical central et oriental se refroidissent en dessous de la moyenne, on observe le phénomène La Niña. Des alizés plus forts que la normale poussent les eaux chaudes de surface vers l'ouest et accentuent la remontée d'eaux froides le long de l'équateur et des côtes sud-américaines.

Le refroidissement des océans modifie la circulation atmosphérique. Les précipitations augmentent souvent en Indonésie et dans le nord de l'Australie, tandis que la sécheresse devient plus fréquente le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud. En Amérique du Nord, les hivers marqués par La Niña entraînent fréquemment des températures plus basses au nord et un temps plus sec dans le sud des États-Unis.

Les épisodes La Niña durent généralement de un à trois ans et alternent avec El Niño et des périodes neutres. La pêche, l'agriculture et la gestion de l'eau sont toutes sensibles aux prévisions d'une année La Niña. Les températures moyennes mondiales ont tendance à être légèrement inférieures pendant La Niña, même si la tendance au réchauffement à long terme se poursuit.

La surveillance des températures de surface de la mer permet de déceler précocement les événements en cours.