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墨西哥湾精准卫星地图
流入墨西哥湾各河流的陆地流域总面积约为海湾面积的两倍。湾内各处海水的盐度差别很大。湾内广阔水域的盐度与北大西洋类似，约为36。不过，沿岸海水的盐度比率，在一年内各个时期变化极大，尤其是在密西西比河口广大的三角洲附近。每当密西西比河的流量最大之时，远至离岸30～50公里(20～30哩)的范围内，其盐度低达14～20。
海湾表层水温较高，夏季最热月为29℃，冬季最冷月为20～24℃，比同纬度大西洋的水温高2～3℃，这是海湾地处热带和副热带、深居内陆以及赤道暖流流入的结果。2月海面温度由北部的18℃(64℉)到犹加敦岸外的24℃(76℉)不等。在夏季，海面温度曾被测到32℃(90℉)左右，但通常有著和2月几乎一样的差异。犹加敦海峡北部附近的水底温度约为6℃(43℉)。等温层(恒温的海水表层)的厚度，随季节和当地环境以及地点之不同，由1～150公尺(3～500呎)不等。潮差很小，在大多数地方小于2呎；一般说来，只产生全日潮──即每个潮汐日(24小时又50分)为一个高潮期和一个低潮期。