Havsvattnets densitet beror på temperatur, salthalt och tryck. Sötvatten är mest tät i temperaturen vid 4 °C. Ju saltare vattnet är, desto lägre är temperaturen för den maximala densiteten. Detta innebär att ökningen av salthalten minskar temperaturen på den maximala densiteten. Till exempel, när salthalten är 12 ‰, är temperaturen för den maximala densiteten 1,45 °C. Eftersom tätare vatten strävar ner, densitetens beroende av temperatur och salthalt har stor betydelse för stratifieringen av Östersjön.

Gränsen mellan två skikt kallas ett språngskikt eller en klin. I språngskiktet ändras salthalten eller temperaturen snabbt. Salthalts språngskikt kallas haloklin och temperaturs språngskikt kallas termoklin.

Temperaturskiktning

Den temperaturskiktningen förändras med årstiderna. Eftersom kallt vatten är tätare än varmt, på hösten, när ytvattnet svalnar, blir det tyngre och sjunker. Detta förorsakar en termisk vertikal cirkulation. Det slutar när hela ytskiktet har nått temperaturen för sin maximala densitet. Därefter kylningen av ytan förorsakar inte längre cirkulation, och kallare vattnet lämnar i ytan. Trots allt, vindarna blandar vattnet så att det kylas också djupare. Djupare vatten som innehåller mera värme driver till ytan och värmet övergår till luften.

På våren börjar havet få mer värme än det ger. Solen värmer först upp ytskiktet, och det som tätare driver neråt. När temperaturen har stigit över den maximala densitetens temperatur, sjunker ytvattnet inte djupare utan värmen driver till ytan på grund av vindens blandning. Ett varmt skikt på 10 till 20 meter bildas till havets ytskikt. Djupare, nära botten, i över 70 meters djupt växlar temperaturen mycket mindre under året och mycket långsammare än i ytan. Djupvatten är som varmast på senhösten. Mellan det varma ytskiktet och det kallare djupskiktet finns en 5 till 10 meter tjock sommartermoklin, under vilken temperaturen kan svalna till och med 10 grader under några meters färd. På sommaren, under det varma ytskiktet, finns det kallaste vattenskiktet, gammalt vintervatten, som inte värmer särskilt mycket även under sommaren. Vid uppvällning kan det gammalt vintervatten driva upp till ytan och kyla den snabbt och effektivt.

I Östersjön värms ytskiktets vatten upp till slutet av juli och börjar svalna senast under den andra veckan i augusti. I de norra delarna av Bottenviken är vattnet som varmast endast i medeltal 14–15 grader, och i de södra delarna 16–18 grader. Under stilla, soliga dagar kan ytvattentemperaturen stiga över 20 grader på alla finska sjöområdena.

Skiktningen på grund av salthalten

Östersjön har en kraftfull tvåskiktsstruktur av salthalt. Salt ökar vattens täthet, så saltare vatten är vanligtvis under sötare vatten. I Östersjön, sötare vatten från älvarna och saltare vatten från Atlanten möter. Skiktningen av salthalten är stark och permanent, men varieras också. Till exempel på våren, när snön och isen smälter, finns det mer sötvatten i ytan än under andra tider på året. Språngskiktet av salthalt, haloklin, ligger i Östersjön på ett djup av 40–80 meter och är 10–20 m tjock. Under haloklinen ökar salthalten avsevärt när man går djupare. Haloklinen förhindrar att det söta och därmed lättare ytvattnet blandas med det saltare och därmed tyngre djupvattnet.

Det finns älvar överallt omkring Östersjön, men sötvatten rinner särskilt till de norra delarna av Östersjön. Därför är de mindre salta än södra Östersjön. Salthalten i Bottenviken och Finska viken är mindre än tredjedel av salthalten i Södra Östersjön. Östersjön får ny söt vatten nedför älvar och som regn och saltvatten från Nordsjön. Det salta vattnet flöder från de grunda och smala danska sunden i sydväster om Östersjön. Vanligtvis är det också där bara ytvatten som växlar, vilket gör att det vattnet som når Östersjön är inte väldigt salthaltigt. Saltvatten måste stiga mot strömmen, vilket gör det svårt för anmärkningsvärda mängder saltvatten att nå Östersjön. Endast i speciella vädersituationer kan Skagerraks djupa, mer salta vattnet flöda över trösklarna i danska sund till Östersjön. Den här typen av fenomen kallas ett stort saltvatteninbrott.