Середня температура січня у північній частині Чорного моря становить приблизно −1… −3 °C (в районі Одеси), але в окремі роки може опускатися і до −10 °C і нижче. На територіях, що прилягають до Південного берега Криму та узбережжя Кавказу, зима набагато м'якша: температура рідко опускається нижче +5 °C.
Температура води у поверхневих шарах у літній час може досягати +30 °C, а середня Температура води коливається від +8 ° C у зимовий період, до + 22 ° C влітку.
Акваторія моря за літо значно нагрівається, а взимкунавпаки, віддає тепло навколишньому повітрю. Високі хребти Кавказьких гір, як огорожа, захищають узбережжя від проникнення північних (холодних) вітрів.
Присутність розчинених солей впливає на температуру замерзання морської води. Наприклад, середня солоність світового океану становить 35%, а температура замерзання води – -1,9 °C. Солоність Чорного моря – 15-20%, тому для того, щоб воно покрилося льодом, потрібна температура близько -1 °C.