Termohalīna cirkulācija ir ļoti lēna un ārkārtīgi dziļa ūdens kustība okeānos visā pasaulē. Pilns cikls var ilgt tūkstošiem gadu, lai pabeigtu no sākuma līdz beigām, un cikls ievērojami veicina pasaules okeānu sajaukšanos. Šķiet, ka termohalīna cirkulācija ir saistīta ar globālo klimatu un okeāna veselību, jo tā sajauc ūdenī izšķīdušās gāzes un minerālvielas un var ietekmēt arī globālo temperatūru.
Sadaloties tā sastāvdaļu saknēs, termohalīns attiecas uz temperatūru (termo-) un izšķīdušajiem sāļiem (-halīns) okeāna ūdenī. Šie sāļi ir pazīstami kā halogenīdi. Ūdens temperatūra un halinitāte ietekmē tā blīvumu, un tas izraisa termohalīna cirkulāciju. Jo aukstāks ūdens, jo blīvāks tas ir un jo sāļāks ūdens, jo lielāks blīvums. Termohalīnas cirkulācijas dēļ Atlantijas okeāns ir blīvāks nekā Indijas un Klusais okeāns, tāpēc tas ir nedaudz zemāks.
Cikls sākas ap ekvatoru Klusajā okeānā, kad virsmas straumes, piemēram, strūklas straume, lēnām virza ūdeni uz rietumiem. Šis ūdens ir silts un nav īpaši sāļš, tāpēc tas ir viegls, tāpēc tas peld pa okeāna virsmu. Kad ūdens virzās uz rietumiem, tas lēnām nonāk Atlantijas okeāna ziemeļdaļā, kur tas atdziest apkārtējās vides temperatūras dēļ. Turklāt iztvaikošanas rezultātā palielinās sāļums.
Šī faktoru kombinācija liek ūdenim lēnām nogrimt okeāna dibenā. Tas arī lēnām sāk virzīties uz dienvidiem, jo to stumj vairāk grimstoša ūdens no virsmas straumes. Daļa blīvā, aukstā ūdens nogulsnējas dziļos okeāna baseinos, bet lielākā tā daļa lēnām cirkulē uz dienvidiem, pirms virzās uz austrumiem, ap Āfrikas ragu un atpakaļ uz vietu, kur tas radās; daļa ūdens slīd ap Austrāliju, lai parādītu Klusā okeāna dienvidu daļā, bet otra dziļās okeāna straumes daļa vijas cauri Indijas okeānam. Ūdenim cirkulējot, tas kļūst siltāks un mazāk sāļš, līdz tas paceļas Klusajā okeānā, lai sāktu ciklu no jauna.
Daži cilvēki ir pauduši bažas par globālās sasilšanas ietekmi uz termohalīna cirkulāciju. Pastāv zināmas bažas, ka ledāju kušanas palielināšanās varētu pazemināt okeāna halinitāti Atlantijas okeāna ziemeļdaļā, izraisot cikla pārtraukšanu. Tas var novest pie lokālas atdzišanas ziemeļu puslodē, kam var būt nopietnas sekas uz tur mītošajiem organismiem.