Tiefe Meeresströmungen werden durch Dichteunterschiede im Wasser verursacht, die normalerweise auf Schwankungen des Salzgehalts und der Temperatur zurückzuführen sind. Tiefe Meeresströmungen sind solche, die unterhalb von 400 m (1.312 Fuß) vorkommen. Sie werden auch als thermohaline Zirkulation bezeichnet und machen etwa 90 Prozent des Ozeans aus.
Die Dichteunterschiede, die tiefe Meeresströmungen verursachen, treten auf, wenn warmes Wasser mit kaltem Wasser in Kontakt kommt. Das warme Wasser hat weniger Salz und ist weniger dicht als das kalte Wasser. Daher steigt es an die Oberfläche, während das kältere, salzigere Wasser nach unten sinkt. Dies verursacht Auftrieb, bei dem das kalte Wasser aufsteigen muss, um den Raum zu füllen, den das warme Wasser beim Aufsteigen an die Oberfläche hinterlässt. Das kalte Wasser hinterlässt beim Aufsteigen eine Lücke, die das warme Wasser in einem sogenannten Downwelling-Prozess ausfüllen muss. Dieses Auf- und Absteigen erzeugt die Tiefenwasserströmung. Die Strömung bewegt Wasser durch den Ozean in einem unterseeischen Fluss, der als Global Conveyor Belt bekannt ist.
Tiefe Meeresströmungen beeinflussen das Wetter der Welt. Der Golfstrom zum Beispiel ist eine warme Strömung, die sich vom Golf von Mexiko nach Europa bewegt. Das warme Wasser dieser Strömung hält das Wasser an der Oberfläche warm, was wiederum Europa wärmer hält als andere Regionen auf demselben Breitengrad. Eine kalte Strömung ist der Humboldtstrom, der sich in der Nähe von Peru und Chile befindet und die chilenische Küste kühl hält.