Η θερμοκρασία του Ατλαντικού Ωκεανού ποικίλλει δραματικά με γεωγραφικό πλάτος, βάθος, και ρεύματα—από κοντά στο ζέρνο στους πόλους έως λουτρό-ζεστή στα τροπικά.
Το φως του ήλιου διεισδύει μόνο τα ανώτερα ~200 μ. (ευφωτική ζώνη). Κάτω από τη θερμανοκλίνη, οι θερμοκρασίες πέφτουν σταθερά· η αβυσσαλής πεδιάδα κυμαίνεται γύρω στο -1°C έως 4°C (30–39°F).
Το Ρεύμα του Κόλπου μεταφέρει θερμό νερό βορειοανατολικά, ελαττώνοντας το κλίμα της Δυτικής Ευρώπης. Τα Ρεύματα Καναρίων και Μπέγγουελα φέρνουν πιο ψυχρό νερό ισημερινά στις ανατολικές ακμές.
Η θερμοκρασία καθορίζει κατανομές ειδών, κατώφλια λευκανσης κοραλλιών, καύσιμο κυκλώνων, και παγκόσμια ανακατανομή θερμότητας. Η παρακολούθηση της θερμικής δομής του Ατλαντικού είναι κρίσιμη για κλιματικά μοντέλα και διαχείριση αλιειών.
