Nhiệt độ của Đại Tây Dương dao động từ 28 đến 84 độ F. Điều này áp dụng cho nhiệt độ bề mặt của nước.
Nhiệt độ của đại dương thay đổi tùy theo mùa, vĩ độ và hệ thống hiện tại. Nó cũng tương ứng với sự lan truyền theo vĩ độ của năng lượng mặt trời. Ở phía bắc của đường xích đạo, nhiệt độ đang ở mức tối đa. Các vùng cực có nhiệt độ tối thiểu. Ở giữa các vùng cực và xích đạo, có các vĩ độ trung bình với nhiệt độ dao động từ 13 đến 15 độ F.
Vùng nước sâu hơn của Đại Tây Dương có nhiệt độ khác với vùng nước bề mặt của chúng. Ví dụ, nhiệt độ Bắc Đại Tây Dương dao động từ 36,5 đến 41 độ F ở độ cao 3.000 feet.