下沉区下沉入深海，而这部分原本温暖的赤道海水也变成了又冷又咸的北大西洋深层海水。
形成于北大西洋的冷水团在深层以边界流的形式向南流去，之后围绕着南极绕极急流，部分和形成于威德尔海的南极底层水混合，流向太平洋和印度洋，在那里上翻穿过温跃层达到上层海洋。
之后，温盐环流掉头随深层海水向南移动，沿南大西洋、南极洲流进印度洋，最终又回到赤道，完成所谓的“环流”。
从上面情况可以看出温盐环流主要依靠海水的温度和含盐密度驱动，是一个全球洋流循环系统。海面上依靠受温度影响的风力驱动暖流，在海底依靠受盐度影响的海水密度差异驱动海底寒流。
表面风对于100米左右以下深度的海水环流所起的作用微乎其微，而海水温度和盐度的变化则足以使海水密度产生差异。
海水密度的差异使得海水产生了密度梯度，导致海流的形成。这种方式产生的海流流速非常慢（每年只有若干公里），只有通过特殊的手段才能发现这种海流，也就是通过把不同深度的水团的温度、盐度和氧含量表示在图上，才能发现它的存在。
一次温盐循环耗时大约1600年，在这个过程中洋流运输的不单是能量（温度/热能），当中还包括地球固态及气体资源等，不过温盐环流最受人类关注的是其全球恒温的功能。
温盐环流的重要性在于，它和大气中著名的Hadley环流、Ferrel环流和极地环流等一起，构成了对于维持全球气候系统的能量平衡至关重要的经向环流体系。
对于全球气候系统而言，热带存在辐射盈余，极地则存在辐射亏损，为保持整个系统的能量平衡，在低纬与高纬之间，必须存在强的经向能量输送。以前人们认为，这种输送作用主要通过大气传输来实现。现在研究表明，海洋的极向热输送约占海气耦合系统中极向热输送总量的50%，在北半球，它把低纬的热量输送到高纬，在北纬50度附近（那里的海洋西边界流最强）通过强烈的海气热交换，把大量的热量输送给大气，再由大气把能量向更高纬度输送。海洋经向热输送强度的变化，将对全球气候产生重要影响。
在当前气候中，大西洋是主要的向高纬度的热输送器。北大西洋湾流冷、暖水在北大西洋高纬的转换，向大气释放出大量的热量。据估算，在北纬24度处，大西洋的热输送为1.2PW，而该纬度上所有大洋的经向热输送总量为2.0PW，大气的热输送总量为3.0PW。在
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