Gió biển hình thành khi không khí nặng hơn, lạnh hơn trên mặt nước di chuyển vào đất liền trong khi không khí nội địa nhẹ hơn, ấm hơn bay lên, tạo ra một làn gió. Nguyên nhân chính của gió biển là sự bất thường về nhiệt độ giữa đất liền và đại dương, vì đất nóng lên nhanh hơn nước.
Theo USA Today, đất và nước nóng lên với tốc độ khác nhau vì nước có nhiệt dung lớn hơn. Khi mặt đất nóng lên nhanh chóng, không khí bên trên nó trở nên ấm hơn, và không khí ấm hơn, ít đặc hơn này tăng lên, tạo ra một mặt trận áp suất. Trong khi đó, đại dương nóng lên chậm hơn và không khí mát mẻ và dày đặc hơi ẩm. Bởi vì không khí ấm trên đất liền đang bốc lên, không khí mát mẻ từ biển tràn vào lấp đầy những khoảng trống. Quá trình này tạo ra gió.
Theo Đại học Illinois, gió biển xuất hiện vào các buổi chiều sớm vì mặt trời có thời gian làm nóng đất và nước. Gió biển cũng xuất hiện vào mùa xuân và đầu mùa hè khi nước vẫn còn giữ nhiệt độ mát mẻ của mùa đông.
Thông thường, gió biển đi kèm với mây vì khi không khí mát ẩm di chuyển vào đất liền, nó ấm lên và ngưng tụ thành mây. Những đám mây này được gọi là gió biển.
