東海為一較開闊的陸緣海，西部為大陸架區，大部分水深50～100米，最大水深200米，東側為衝繩海槽，最大水深2719米。東海的水溫分布變化分為以大陸影響為主的陸架區和以黑潮影響為主的黑潮區。
冬季陸架區表層水溫自北向南，自西向東漸增，等溫線由濟州島以南至台灣島以北呈東北-西南平行走向，等溫線密集，水溫水平梯度大，北部靠黃海一側和浙閩沿岸水溫較低，為10～16℃，陸架外側水溫高，為16～20℃。黑潮區水溫更高，為20～23℃，水平梯度很小。底層水溫分布陸架區與表層基本一致，水溫略高於表層2～3℃。黑潮區500米層水溫7～10℃，800米層為6℃以下。
夏季表層水溫較高，且分布均勻，等溫線稀少，北部和浙閩沿岸26～28℃，陸架區東側和黑潮區28～29℃。底層水溫陸架區分布較為複雜，呈現3個舌狀等溫線交錯的形勢，浙閩近海一低溫舌狀自南向北直伸舟山以東海區，水溫18～20℃，沿岸水溫最高為24～25℃；自西北部長江口插入的高溫舌狀一直延伸至陸架區中部，水溫20～24℃；東北部有一來自南黃海的冷水舌，水溫在15℃以下。陸架東側水溫在16～19℃之間。黑潮區水溫800米以下仍為6℃以下。
台灣海區有豐富的溫差能
台灣以東海區，位於北緯22°～25.5°之間的熱帶海域直接麵臨太平洋，北部與東海相連，南部與南海相通。由於所處位置，又有黑潮由此通過，所以本區的水溫特點是全年表層水溫較高，冬季23～25℃、夏季28～29℃。深層水溫800米以下全年在6℃以下，夏半年、深層水溫差達20℃的深度在500米左右，冬半年在800～1000米。蘊藏著豐富的溫差能。
(3)南海
南海位於北緯22°以南，全年太陽輻射強烈，為典型的熱帶海域。南海在我國沿岸的陸架區水溫分布變化與東海陸架區具有相似的規律，僅是水溫值較高，表層水溫冬季15～20℃，夏季24～28℃。
廣大的南海深水海域的水溫分布變化具有典型的熱帶深海的特點：
①全年表層水溫較高，季節變化小。無明顯的冬季水溫分布變化特征，冬季24～27℃，夏季28～30℃，溫差僅2～4℃；
②全年表層水溫水平分布均勻。略顯北部低南部高，溫差很小，僅2～3攝氏度；
③表、深層溫差大。800米以下水溫始終在6℃以下，1000米以下水溫在4℃以下，表、深層溫差始終大於18℃。
進一步分析南海水溫資料得知，南海水深大於800米的海區，與表層水溫差達到18℃的深度，各季分別為：春季(4月)300～400米，夏季(7月)350～400米，秋季(9月)300～350米，冬季（12月）450～700米。南海水深大於800米的海區，表層與800米層的溫差，各季分別為：春季21.4～25.1℃，夏季21.6～23.9℃，秋季22.5～24.9℃，冬季18.7～21.7℃。年平均表層與800米層溫差的水平分布，由北向南遞增，北部最小，東沙群島附近21.5℃，南部最大，南沙群島北部23.5℃，西沙附近居中，為22.5℃。
2.我國的溫差能資源可利用性
(1)渤海不存在溫差能資源，黃海溫差能資源可采用非常規方式利用
黃海平均水深44米。北黃海平均水深38米，大部分水域水深小於60米。南黃海平均水深46米，大部分水域水深小於80米。由於黃海在每年夏半年(5～10月)有黃海冷水團出現，即在30米(北黃海)、40米(南黃海)以下為冬季保留下來的7～9℃的冷水，而其上部為20℃以上的溫海水，故存在溫差能資源。據專業人士計算黃海的溫差能資源理論儲量為0.141×1018千焦。但是，由於黃海水深較淺，暖水層厚度較小，溫差較小，而且僅在夏半年發生，冬半年表深層水溫基本一致，故一般認為很難開發利用，常被認為沒有開發利用價值。
早在1981年，浙江大學洪逮吉教授就提出以火力為資源，以冷海水為冷源，建大功率火電站，利用這種特殊的溫差能資源的設想。最近我國海洋大學專家又提出，在夏季提取緊靠山東威海附近的底層冷海水做空調冷源的設想。可見，不局限於通常意義的溫差能利用方式，黃海這種溫差能資源還是有開發利用可能的。
(2)東海陸架區資源開發利用較困難，黑潮區的資源豐富開發條件較好
東海地形為西北高，東南低，自西北向東南傾斜。平均水深370米，中部以西水深小於200米的陸架區占東海麵積的66％。台灣島東北端至日本九州一線以東為水深大於1000米的衝繩海槽，最大水深2940米。來自赤道附近的高溫、高鹽海流(“黑潮”)由台灣島以東進入東海後，在此深水區向東北流去，再從日本九州以南進入太平洋。為分析東海的溫差能資源，將東海分為陸架Ⅸ和黑潮區。東海陸架區中的相對深水區，夏半年(5～10月)也存在表、深層溫差能資源。據專業人士計算東海陸架區的溫差能資源資源理論儲量為0.338×1018千焦。但是，因為東海陸架區水深較淺、溫差較小，且僅在夏半年發生，所以一般也認為開發利用較困難。
東海東側的黑潮區水深在1000米以上，由於終年有高溫(22～29℃)的黑潮暖流由此流過，l000米以下常年水溫在4℃以下，使此海區全年表、深層溫差18℃以上。
(3)台灣島以東海區資源豐富開發利用條件良好
台灣島以東海域溫差能據我國台灣省電力公司估算，可開發利用量約為216×1012千焦，可開發裝機容量約680×104千瓦。
台灣島以東海區的海底地勢自台灣東岸向太平洋海盆激劇傾斜，在台灣蘇澳以北岸段海底坡度較緩，大陸架稍寬，為7～17千米，水深較淺，陸架外大部水深為200～1000米；蘇澳以南陸架狹窄，2～4千米，坡度很陡，水深較深，陸架外大部分水深為3000米，除新港至台東港一段外，1000米與200米等深線極為靠近。因此，本區具有全年表、深層溫差20℃上，近岸水深變化急促，1000米的深水區距離海岸很近，海岸多為懸崖陡壁等有利的開發條件，是岸基式開發的優良廠址。