Температура поверхностного слоя Черного моря в течение всего года имеет тенденцию роста в направлении с северо-запада на юго-восток, что определяется региональными климатическими особенностями . Открытая для вторжений с севера холодных воздушных масс северо-западная часть Черного моря характеризуется умеренным климатом, тогда как климат его восточной половины субтропический (в юго-восточной части - влажный субтропический).
Названные климатические различия особенно велики зимой. В феврале минимальная среднемесячная климатическая температура на северо-западе достигает 1-2°С, тогда как на юго-востоке она составляет около 9°С. Структура поля при этом такова, что вся северо-западная часть моря, по сути, представляет собой фронтальную зону с ростом температуры в юго-юго-восточном направлении на 5°С на расстоянии 250 км. Язык вод с пониженной температурой (менее 7°С) в центре западной части Черного моря, связан с адвекцией холодных вод с северо-западного склона по южной периферии западного циклонического круговорота. Другой язык холодных вод заметен вдоль юго-западного побережья моря до 32°в.д. Он связан с прибрежной ветвью циклонической циркуляции вод.
Весной температурные контрасты в поверхностном слое существенно уменьшаются. Расположение максимумов на севере и юго-западе, а также на юго-востоке позволяет предположить их обусловленность паводковым речным стоком, распресняющим тонкий верхний слой, который быстро прогревается в указанных районах.
Летом, в августе продолжается сглаживание температурных неоднородностей в процессе прогрева поверхностного слоя, довольно однородного по всей акватории моря. Осенью структура поля поверхностной температуры приближается к зимней как по размаху значений, так и по конфигурации изотерм. В северо-западной части идет формирование области наиболее холодных вод с фронтальным сгущением изолиний. Вдоль Кавказского и Крымского берегов заметна циклоническая адвекция относительно теплых вод.На изменение температуры воды в прибрежных районах большое влияние оказывают сгонно-нагонные явления. Так, у берегов Крымского полуострова и у восточного берега моря летом отмечались случаи, когда после сильного сгона температура поверхностного слоя моря понижалась с 25 до 7°С.