Circulația termohalină este o mișcare foarte lentă și extrem de profundă a apei în oceanele din întreaga lume. Un ciclu complet poate dura mii de ani pentru a se finaliza de la început până la sfârșit, ciclul contribuind în mare măsură la amestecarea oceanelor lumii. Circulația termohalină pare să fie legată de clima globală și de sănătatea oceanelor, deoarece amestecă gazele și mineralele dizolvate în apă și poate afecta și temperaturile globale.
Când este spartă în rădăcinile sale componente, termohalina se referă la temperatura (termo-) și sărurile dizolvate (-halină) din apa oceanului. Aceste săruri sunt cunoscute sub numele de halogenuri. Temperatura și halinitatea apei au un impact asupra densității acesteia, iar acest lucru declanșează circulația termohalină. Cu cât apa este mai rece, cu atât este mai densă, iar cu cât apa este mai sărată, cu atât densitatea este mai mare. Din cauza circulației termohaline, Oceanul Atlantic este mai dens decât oceanele Indian și Pacific, făcându-l ușor mai jos.
Ciclul începe în jurul ecuatorului în Oceanul Pacific, când curenții de suprafață, cum ar fi curentul cu jet, conduc încet apa spre vest. Această apă este caldă și nu îngrozitor de sărată, ceea ce o face ușoară, astfel încât să plutească la suprafața oceanului. Pe măsură ce apa merge spre vest, se îndreaptă încet în Atlanticul de Nord, unde se răcește din cauza temperaturilor ambientale. În plus, salinitatea crește, prin evaporare.
Această combinație de factori face ca apa să se scufunde încet pe fundul oceanului. De asemenea, începe încet să se miște spre sud, deoarece este împins de mai multă apă care se scufundă din curentul de suprafață. O parte din apa densă și rece se așează în bazinele oceanice adânci, dar cea mai mare parte a acesteia circulă încet spre sud înainte de a se deplasa spre est, în jurul Cornului Africii și înapoi la locul de unde a provenit; o parte din apă alunecă în jurul Australiei pentru a ieși în Pacificul de Sud, în timp ce cealaltă parte a curentului oceanic adânc își vântează drum prin Oceanul Indian. Pe măsură ce apa circulă, devine mai caldă și mai puțin sărată, până când se ridică în Pacific doar pentru a începe ciclul din nou.
Unii oameni și-au exprimat îngrijorarea cu privire la impactul încălzirii globale asupra circulației termohaline. Există o anumită îngrijorare că o creștere a topirii ghețarilor ar putea reduce halinitatea oceanului în Atlanticul de Nord, provocând oprirea ciclului. Acest lucru poate duce la o răcire localizată în emisfera nordică, care ar putea avea repercusiuni grave asupra organismelor care trăiesc acolo.