洋流很少沿直线流动。它们蜿蜒曲折，经常会形成旋转的水团，称为涡旋。这些涡旋的直径从几公里到几百公里不等，可以持续数月之久，将热量、盐分、营养物质和生物体从其源头输送到遥远的地方。

中尺度涡旋是海洋中与天气系统类似的现象，主导着海洋的动能。在卫星海面高度和温度图中，它们表现为圆形异常。气旋涡旋和反气旋涡旋对温跃层和生物生产力的影响截然相反；一些涡旋会抬升营养物质，并刺激其边缘或中心浮游植物的生长。

涡旋搅动海洋，促进混合，并推动物质沿平均流路径的输送。它们使稀疏观测数据的解读变得复杂，因此必须在气候模型中进行表征或参数化。高分辨率卫星数据和自主浮标极大地提高了追踪单个涡旋并量化其累积影响的能力。

一个大型涡流输送的水量可能比世界上许多主要河流加起来的水量还要多。