Vịnh Nha Trang là vịnh tương đối rộng và độ sâu trung ình tương đối lớn. Khả năng trao đổi nước giữa vịnh và Biển Đông tương đối mạnh thông qua hai cửa phía bắc và phía nam. Mặt khác, vịnh Nha Trang còn chịu ảnh hưởng bởi khối nước ngọt từ hai cửa Sông Cái và Sông Tắc tạo nên những bức tranh phân bố nhiệt muối rất đặc trưng cho vịnh. Tr n cơ sở phân tích xu thế biến động theo không gian và thời gian các yếu tố nhiệt - muối cho thấy: Nhiệt độ nước có thể đạt cực đại 29.5°C vào mùa hè, đạt cực tiểu 22.0°C vào mùa đông, độ muối đạt cực đại 33.8‰ vào mùa hè và cực tiểu 27.0‰ vào mùa đông. Cũng theo số liệu nhiều năm tại cảng Cầu Đá, nhiệt độ biến động cực đại từ 24.0°C đến 29.5°C. Trong biến trình năm, nhiệt độ nước đạt cực tiểu vào tháng 1, tháng 6 có một cực tiểu ph là khoảng thời gian bề mặt nước nhận bức xạ từ mặt trời ít nhất trong năm. Vào khoảng thời gian mặt trời đi qua thi n đ nh, cũng là thời gian nhiệt độ nước đạt cực đại vào tháng 5 và cực đại nhỏ hơn xuất hiện vào tháng 10.
Độ muối nước biển vùng ven bờ vịnh Nha Trang chịu ảnh hưởng bởi khối nước ngọt từ các cửa sông. Sự ảnh hưởng này thể hiện khá rõ vào thời kỳ mùa mưa và mùa khô. Trong suốt mùa khô, độ muối cao và ít biển động, trung bình khoảng 33.0‰. Trong mùa mưa, độ muối nhỏ hơn, trung ình khoảng 29‰.
Biến đổi ngày đ m của nhiệt độ và độ muối khu vực vịnh Nha Trang ch đáng kể ở lớp nước tầng mặt với độ dày khoảng 10m, ph thuộc vào lượng bức xạ cung cấp trong ngày đ m [8], [9].