除了表层洋流，深海中也涌动着巨量的洋流。由于不同区域、不同深度的海水的温度、盐度各异，密度的差别驱动着深海洋流的运动(从高密度到低密度),这种运动也被称为温盐环流。

携带着赤道暖流的近表层的洋流在风力驱动下运动到北大西洋，极地的低温让海水结冰，盐度增大的海水开始沉降形成洋流，由此驱动了一个全球范围的海洋传送带。深海海水不断在大陆之间向南移动，穿过赤道，到达非洲和南美洲的南部，绕过南极洲。已经稍微变暖的水在这里再次被冷却、沉降。重新“充电”后的深海洋流分为两支，开始北上，向密度较低的地带行进，其中一支进入印度洋，另一支进入太平洋。这两路深海洋流在北上的过程中，密度逐渐降低，流经赤道的过程中逐步上升，开始共同向南、向西流动，汇合进入南大西洋，然后向北大西洋运动，最终完成一个循环。

在北大西洋海域，海水表层向北、深层向南的传送有着特别重要的意义。它不仅在赤道和两极之间运送热量，调节地球温度，还将海底的营养物质带到海面上，使海洋里的生物得以生存。不过，传送带移动的速度(每秒几厘米)要远远低于表层洋流(每秒十至几百厘米),一个给定体积的海水要完成这个循环需要大概1000年。