Nước có khả năng giữ nhiệt (gọi là nhiệt dung) cao hơn đất đá rất nhiều lần, nghĩa là để làm nóng hay làm nguội cùng một khối lượng nước cần nhiều năng lượng hơn hẳn so với đất. Vì vậy, khi mùa hè tới, đất liền nóng lên rất nhanh dưới ánh nắng trong khi biển vẫn giữ được phần lớn độ mát từ mùa trước; ngược lại vào mùa đông, đất liền nguội đi nhanh chóng còn biển vẫn giữ được hơi ấm tích luỹ từ mùa hè. Gió biển thổi vào đất liền mang theo nhiệt độ ổn định của biển, làm dịu bớt cái nóng mùa hè và cái lạnh mùa đông cho những vùng ven biển, một hiệu ứng gọi là tính điều hoà của biển.

Nguyên nhân vật lý cốt lõi nằm ở sự khác biệt về nhiệt dung riêng giữa nước và đất đá: nước cần lượng nhiệt gấp khoảng bốn, năm lần so với đất để tăng cùng một mức nhiệt độ, nên nó phản ứng chậm hơn nhiều với sự thay đổi của ánh nắng theo mùa. Nước biển còn có khả năng trộn lẫn theo chiều sâu và dòng chảy, phân tán bớt nhiệt xuống các lớp nước sâu thay vì chỉ tích ở bề mặt như đất liền. Kết quả là vùng ven biển có biên độ nhiệt theo mùa nhỏ hơn hẳn, trong khi vùng sâu trong lục địa có biên độ nhiệt rất lớn, mùa hè có thể rất nóng còn mùa đông rất lạnh dù cùng một vĩ tuyến.

So sánh thành phố Đà Nẵng ven biển với thành phố Điện Biên nằm sâu trong nội địa, dù có vĩ độ khá gần nhau, mùa đông ở Điện Biên thường lạnh hơn hẳn Đà Nẵng vì thiếu đi tác dụng điều hoà của biển. Ở châu Âu, thành phố London ven biển có mùa đông ôn hoà dù nằm ở vĩ độ khá cao, trong khi những vùng sâu trong lục địa Nga ở cùng vĩ độ lại trải qua mùa đông khắc nghiệt với nhiệt độ xuống rất sâu dưới 0 độ C, minh chứng rõ rệt cho vai trò điều hoà khí hậu của khối nước biển bao quanh.

Nhiều người nghĩ vùng ven biển mát hơn chỉ đơn giản vì "có gió biển thổi vào", nhưng bản chất sâu xa hơn nằm ở khả năng giữ nhiệt vượt trội của nước so với đất liền, khiến biển đóng vai trò như một bể chứa nhiệt khổng lồ điều hoà nhiệt độ khí quyển xung quanh nó suốt cả năm. Cũng có người tưởng chỉ mùa hè biển mới giúp mát hơn, trong khi thực ra vào mùa đông, chính hơi ấm được biển giữ lại mới là thứ giúp vùng ven biển không lạnh giá như trong đất liền, nghĩa là biển điều hoà khí hậu quanh năm chứ không chỉ riêng mùa nóng.