Eine Meeresbrise bildet sich, wenn die schwerere, kältere Luft über dem Wasser landeinwärts bewegt wird, während die leichtere, wärmere Luft im Landesinneren aufsteigt und eine Brise erzeugt. Die Hauptursache für Meeresbrisen sind Temperaturunregelmäßigkeiten zwischen Land und Meer, da sich das Land schneller erwärmt als Wasser.
Laut USA Today erwärmen sich Land und Wasser unterschiedlich stark, da Wasser eine größere Wärmekapazität hat. Wenn sich das Land schnell erwärmt, wird die Luft darüber wärmer, und diese wärmere, weniger dichte Luft steigt auf, wodurch eine Druckfront entsteht. Inzwischen erwärmt sich das Meer langsamer und die Luft ist kühl und dicht mit Feuchtigkeit. Da die warme Luft über Land aufsteigt, strömt die kühle Luft vom Meer herein, um die Lücken zu füllen. Dieser Prozess erzeugt Wind.
Nach Angaben der University of Illinois tritt am frühen Nachmittag eine Meeresbrise auf, weil die Sonne Zeit hatte, das Land und das Wasser aufzuheizen. Eine Meeresbrise kommt auch im Frühling und Frühsommer vor, wenn das Wasser noch die kühlen Temperaturen des Winters hält.
Oft werden Meeresbrisen von Wolken begleitet, da sich die feuchte, kühle Luft ins Landesinnere bewegt, sich erwärmt und zu Wolken kondensiert. Diese Wolken sind als Meeresbrisefront bekannt.
