Arus laut jarang mengalir dalam garis lurus. Arus laut berkelok-kelok dan sering memisahkan massa air yang berputar yang dikenal sebagai pusaran air. Fitur-fitur ini memiliki lebar mulai dari beberapa kilometer hingga ratusan kilometer dan dapat bertahan selama berbulan-bulan, membawa panas, garam, nutrisi, dan organisme jauh dari asalnya.

Pusaran mesoskala, analogi sistem cuaca di lautan, mendominasi energi kinetik lautan. Pusaran ini terlihat pada peta ketinggian dan suhu permukaan laut satelit sebagai anomali melingkar. Pusaran siklonik dan antisiklonik memiliki efek yang berlawanan pada termoklin dan produktivitas biologis; beberapa mengangkat nutrisi dan merangsang pertumbuhan fitoplankton di tepi atau pusatnya.

Pusaran air mengaduk lautan, berkontribusi pada pencampuran dan pengangkutan sifat-sifat di sepanjang jalur aliran rata-rata. Keberadaan pusaran air mempersulit interpretasi pengamatan yang terbatas dan harus direpresentasikan atau diparameterisasi dalam model iklim. Data satelit resolusi tinggi dan pelampung otonom telah sangat meningkatkan kemampuan untuk melacak pusaran air individual dan mengukur dampak kumulatifnya.

Satu pusaran air besar dapat mengangkut air lebih banyak daripada gabungan air dari banyak sungai besar di dunia.