表層水が収束したり、冷却や蒸発によって密度が高くなると、沈降します。この下降運動は下降流と呼ばれます。下降流は酸素、熱、溶存炭素を海洋内部に運び込み、かつて他の場所で湧昇した水を戻すことで、地球規模の海洋循環を閉じる役割を果たします。

沿岸の沈降流は、風が表層水を海岸に向かって押し寄せ、堆積させて下方へと押し流すことで発生する。外洋の沈降流は、エクマン輸送が収束する亜熱帯環流でよく見られる。極地および亜極地の海では、冬の激しい冷却によって密度の高い水が生成され、それが深層に沈み込み、深層循環の深層部を潤す。

下降流域は、下層からの栄養塩の供給がないため、表層部では生産性が低いことが多い。しかし、深海の換気や人為起源の炭素隔離には不可欠である。下降流を直接観測することは困難であり、その存在は密度構造、トレーサー分布、水平流の発散などから推測される。

北大西洋で深層に沈み込んだ水塊は、数世紀もの間、再び海面に浮上しないことがある。