洋流很少沿直線流動。它們蜿蜒曲折，經常會形成旋轉的水團，稱為渦旋。這些渦旋的直徑從幾公里到幾百公里不等，可以持續數月之久，將熱量、鹽分、營養物質和生物體從其源頭輸送到遙遠的地方。

中尺度渦旋是海洋中與天氣系統類似的現象，主導海洋的動能。在衛星海面高度和溫度圖中，它們表現為圓形異常。氣旋渦旋和反氣旋渦旋對溫躍層和生物生產力的影響截然相反；有些渦旋會抬升營養物質，並刺激其邊緣或中心浮游植物的生長。

渦旋攪動海洋，促進混合，並推動物質沿平均流路徑的輸送。它們使稀疏觀測資料的解讀變得複雜，因此必須在氣候模型中進行表徵或參數化。高解析度衛星數據和自主浮標極大地提高了追蹤單一渦旋並量化其累積影響的能力。

一個大型渦流輸送的水量可能比世界上許多主要河流加起來的水量還要多。