海水扩散是导致海水混合的主要原因之一。海水扩散有两种表现形式：分子扩散和涡动扩散。分子扩散是由海水分子的不规则运动引起。涡动扩散是由不同尺度的水块不规则运动产生的。由于海水中的温度、盐度、密度之间的经常变化，所以存在密度梯度和温度梯度，扩散量的多少与物质的梯度成比例。涡动扩散比分子扩散强；在涡动扩散中，侧向的涡动扩散比垂向的涡动扩散强。