तापमान (थर्मो) और लवणता (हैलाइन) के कारण घनत्व में अंतर से महासागर में वैश्विक स्तर पर हलचल होती है। ध्रुवीय क्षेत्रों में बना ठंडा, खारा पानी डूबकर गहरे महासागर में फैल जाता है, जबकि अन्य स्थानों पर धीमी गति से ऊपर उठने वाला पानी सतह पर लौट आता है। इस थर्मोहैलाइन परिसंचरण को, जिसे कभी-कभी वैश्विक कन्वेयर बेल्ट भी कहा जाता है, सदियों के समय पैमाने पर ऊष्मा और कार्बन का पुनर्वितरण होता है।

उत्तरी अटलांटिक गहरे पानी के निर्माण का एक प्रमुख क्षेत्र है; अंटार्कटिका के आसपास का दक्षिणी महासागर भी ऐसा ही एक क्षेत्र है। सतह की ओर वापसी प्रवाह अनियमित है और अभी तक इसका मानचित्रण पूरी तरह से नहीं हुआ है। पिघलती बर्फ या परिवर्तित वर्षा से ताजे पानी की आपूर्ति में बदलाव से घने पानी के निर्माण में बाधा आ सकती है और इस प्रकार परिसंचरण में परिवर्तन हो सकता है, जिसके जलवायु पर गंभीर परिणाम हो सकते हैं, विशेष रूप से उत्तरी अटलांटिक क्षेत्र के लिए।

ऊष्माभक्षी परिसंचरण में अतीत में हुए परिवर्तनों के प्रमाण तलछट अभिलेखों और बर्फ के नमूनों से मिलते हैं। आधुनिक अवलोकन गहरे जलमार्गों, परिपथों और प्रक्षेपक मापों पर आधारित हैं। विभिन्न जटिलताओं वाले मॉडल परिसंचरण और उस पर पड़ने वाले बाहरी प्रभावों के प्रति उसकी संवेदनशीलता का अनुकरण करते हैं। यह प्रणाली धीमी गति से चलती है, लेकिन इसमें पानी और ऊष्मा की विशाल मात्रा प्रवाहित होती है।

उत्तरी सागरों में डूबने वाले जल के एक कण को ​​अपना पूरा चक्कर लगाने में एक हजार साल लग सकते हैं।