大洋中低纬度和中
纬度的海域，大约在200米和1000米水层之间的温跃层，由于它不随季节而变，故称之为“
永久性温跃层”或“主温跃层”。在纬向上，赤道附近的主温跃层较强、较薄；随纬度增高，主温跃层变弱，上界的深度变深，厚度加大。高纬度水域，主温跃层强度则增大，
厚度减小，水层变浅。在极地水域，则不出现永久性温跃层。
主温跃层的内部结构有相当明显的
地域差异。在北赤道流与赤道逆流的边界附近，跃层在赤道海域内不仅最浅，且层内水温垂直梯度也最大。在赤道附近的赤道潜流中，可把跃层分为两部分：在赤道上，上部跃层为峰，下部跃层为谷，中间（潜流的中心）是水温较为均匀的水层。跃层内的水温
梯度，从赤道逆流往北（或从日本以南往东）有变小的趋势，但在黑潮流域内则再度增大。在赤道海域以外，一般在海面附近出现另一类
温跃层，它直接反映着海面的热收支情况：夏季旺盛，冬季消失，故称为
季节性温跃层。如在北海道东南方的亲潮海域，在冬季对流期，会形成0℃左右的深厚上混合层，但在春、夏季，海面所吸收的热量积蓄于表层，并使海面附近的水温显著上升。加之由融冰形成的低盐水使表层的垂直稳定度进一步增大，因而妨碍了热量向下层
扩散，导致
季节性跃层特别发达。
主温跃层是位于海面以下
温度和密度有巨大变化的薄薄一层，是上层的薄暖水层与下层的厚冷水层间出现水温急剧下降的层。研究主温跃层可以达到把变化缓慢的深海与变化迅速的上层海洋分隔开来的目的。
中纬度海区的主温跃层最深，
低纬度海区的主温跃层较浅。
大洋中主温跃层的形成，主要是由于
太阳辐射加热、地球自转、大气风应力、海洋上翻流及盐热环流等物理过程综合作用的结果。例如，自中纬度向极区，温跃层底界向极区是斜向上的，这类似于大气中的锋面，主要也是由于地球自转才使其倾斜的。又如，热带区域温跃层底界是东浅西深倾斜的，这主要是偏东
信风拖带暖海水在西部堆积之故。