Warstwa morska to gęsta masa chłodnego, wilgotnego powietrza, która gromadzi się na powierzchni dużych zbiorników wodnych, zwłaszcza oceanów. Jest to spowodowane inwersją temperatury, co oznacza, że powietrze nad ziemią jest chłodniejsze, a nie cieplejsze, podczas gdy ciepłe powietrze nad ziemią naciska na nie, zapobiegając jego rozproszeniu. Zjawisko to jest odpowiedzialne za mgłę, która nęka wiele społeczności przybrzeżnych, a także może powodować niezwykłe zjawiska, takie jak dym z ogniska, który spłaszcza się, a nie unosi w górę.
Tworzenie się warstwy morskiej może odbywać się na wiele sposobów. Ogólnie rzecz biorąc, powietrze nasyca się wilgocią, co powoduje, że staje się chłodne i gęste, lub robi się zimno w nocy i przy zachmurzeniu. Ciepłe powietrze nad nami zmusi zimne powietrze z powrotem w dół, tworząc inwersję. Masa ciepłego powietrza może również napływać nad chłodniejszym powietrzem, zatrzymując je, przez co staje się zimniejsze i bardziej gęste. Jeśli powietrze zostanie wystarczająco nasycone, stanie się mgliste. Te masy chłodnego powietrza mogą być również dość duże i sięgać do atmosfery.
Mieszkańcy społeczności przybrzeżnych znają warstwę morską w postaci złowieszczej mgły i chmur, które unoszą się na horyzoncie, czekając na możliwość wyjścia na brzeg. Gdy warunki na brzegu się ochładzają, powietrze napływa do środka, nasycając wybrzeże mgłą, a czasem lekką mżawką. Czasami społeczności śródlądowe mogą być wyjątkowo ciepłe i słoneczne; to w rzeczywistości zatrzymuje zimne powietrze jeszcze bardziej, tworząc otaczającą je bańkę ciepła.
Wiele społeczności, które doświadczają tego typu pogody, zmaga się również ze smogiem, pyłem zawieszonym, który zanieczyszcza powietrze. Smog może zostać uwięziony w zimniejszym powietrzu, a ta sama inwersja temperatury, która powoduje to zjawisko, może również tworzyć gęstą masę smogu. W niektórych przypadkach smog może być tak silny, że ostrzega się obywateli, że nie powinni wychodzić na zewnątrz, ponieważ jakość powietrza jest wyjątkowo słaba. Inwersje temperatur mogą również wystąpić w dolinach lub głębokich zagłębieniach powierzchni Ziemi, zwłaszcza jeśli mają one duże zbiorniki wodne, dlatego Mexico City zmaga się ze smogiem, mimo że znajduje się w środku Meksyku.
Silne wiatry mogą rozerwać warstwę morską, często wypychając ją na brzeg, aby słońce mogło ją rozproszyć. Burze mogą go również rozproszyć, podobnie jak turbulencje w kolumnie powietrza.