Termohalinska cirkulacija je vrlo sporo i iznimno duboko kretanje vode u oceanima diljem svijeta. Potpuni ciklus može potrajati tisuće godina od početka do kraja, pri čemu ciklus uvelike doprinosi miješanju svjetskih oceana. Čini se da je termohalinska cirkulacija povezana s globalnom klimom i zdravljem oceana, jer miješa otopljene plinove i minerale u vodi, a može utjecati i na globalne temperature.
Kada se razbije na korijene svojih sastavnih dijelova, termohalin se odnosi na temperaturu (termo-) i otopljene soli (-halin) u oceanskoj vodi. Ove soli su poznate kao halogenidi. Temperatura i halitet vode utječu na njezinu gustoću, a to pokreće termohalinsku cirkulaciju. Što je voda hladnija, to je gušća, a što je voda slanija, to je veća gustoća. Zbog termohaline cirkulacije, Atlantski ocean je gušći od Indijskog i Tihog oceana, što ga čini nešto nižim.
Ciklus počinje oko ekvatora u Tihom oceanu, kada površinske struje poput mlazne struje polako tjeraju vodu prema zapadu. Ova voda je topla i nije strašno slana, što je čini laganom, tako da pluta na površini oceana. Kako voda ide prema zapadu, ona polako ulazi u sjeverni Atlantik, gdje se hladi zbog temperature okoline. Osim toga, isparavanjem se povećava salinitet.
Ova kombinacija čimbenika uzrokuje da voda polako tone na dno oceana. Također se polako počinje kretati prema jugu, jer ga potiskuje više tonuće vode iz površinske struje. Dio guste, hladne vode taloži se u duboke oceanske bazene, ali glavnina nje polako kruži prema jugu prije nego što se pomakne na istok, oko Afričkog roga i natrag do mjesta odakle je nastala; dio vode klizi oko Australije da bi se pojavio u južnom Pacifiku, dok drugi dio duboke oceanske struje vijuga kroz Indijski ocean. Kako voda kruži, postaje toplija i manje slana, sve dok se ne uzdigne u Pacifik samo da bi ciklus započeo iznova.
Neki ljudi su izrazili zabrinutost zbog utjecaja globalnog zatopljenja na termohalinsku cirkulaciju. Postoji određena zabrinutost da bi povećanje topljenja ledenjaka moglo smanjiti halitet oceana u sjevernom Atlantiku, uzrokujući prekid ciklusa. To može dovesti do lokalnog hlađenja na sjevernoj hemisferi, što bi moglo imati ozbiljne posljedice za organizme koji tamo žive.