蒸发和水汽凝结本来是可逆过程。海面蒸发，使海水变成水汽进入大气，海洋中的部分热量以潜热的形式被带入大气，海洋失去热量；当大气中水汽凝结时，又将热量释放出来，但这部分热量却几乎全部留在大气中，成为大气的热源之一。因此蒸发只能使海洋耗热。
平均而言，海洋每年蒸发掉约126cm厚的海水，由于海水的蒸发潜热很大，所以蒸发使海洋失去巨额热量。据计算，约占世界大洋辐射平衡热盈余的90％。当然，大洋不同海域的蒸发耗热不同，这主要由其蒸发量不同所致。
蒸发的速率与近海面空气层中水汽的铅直梯度成比例。通常，紧贴海面的水汽含量可视为是饱和的，如果其上部气层中的水汽量越少，则越有利于水汽向上扩散，从而使蒸发得以继续进行。因此，海面上部气层中在铅直方向上的水汽压差，是维持海水蒸发的先决条件。
海面水温(tw)与近海面气层的温度(ta)差与蒸发的速率有着密切关系。
当tw＞ta时，由于海洋向大气传导热量，使近海面气温升高，从而发生热力对流，结果将水汽源源向上输送，而上部水汽含量较少、温度较低的空气下沉至海面；与此同时，海面降温、增密下沉，其下的相对高温水上升至海面。这一过程维持着海气温差的继续存在。因此，由于tw＞ta所引起的海气中的热力对流过程使蒸发不断地进行。
当tw＜ta时，由于大气向海洋传导热量，使近海面气温降低，导致气层的层结稳定，同样海面升温，也产生稳定层结。由于近海面的水汽不能迅速地向上输送，甚至发生凝结，以致蒸发停止。
青岛近海在春末夏初的海雾，就是由于暖空气流过冷海面所形成的。在秋末冬初，正好相反，因此也是一年中蒸发最强的季节。
在实际海洋的蒸发过程中，风对上述蒸发的物理过程起着巨大的促进作用。海面上的风，实际上是以湍流形式存在的，它一方面极大地加强了海气之间的热传导，同时又将近海面水汽迅速地向外输送，它对蒸发的加速，远远超过单纯由上述物理过程的贡献。同时，风所引起的海浪，又增大了海洋的蒸发面，甚至当波浪破碎时，直接将海水输向大气。
海洋蒸发耗热理论上可由下式计算，即
Qe=L×E (3-34)
式中L为蒸发潜热，E为蒸发量。但海面蒸发量难以直接测量，因而多借助于经验公式进行计算。布德科提出如下经验公式
E=k(e0-ez)W (3-35)
式中E为蒸发量；e0与ez分别为依海面水温计算的水汽压与在Zm高处依气温计算的水汽压。W为风速；k为一系数，它与风速有关。
大洋上的蒸发速率是不均匀的，且具有明显的季节变化。赤道海域蒸发量较小，因为那里空气中相对湿度大而风速又小；高纬海区由于气温低，大气容纳的水汽量小，因而蒸发量也小；副热带海区和信风带，空气干燥、气温高，风速大，所以蒸发量大；特别在大西洋湾流区和太平洋黑潮区出现极大值，其原因是暖流北上到中纬海域，水温远高于气温，尤其冬季又盛行偏北风，所以蒸发特别强烈。
就季节变化而言，一般冬季大于夏季，这主要由于冬季水温高于气温，空气层结不稳定，且冬季风速较大所致。