La température de surface de la mer (Sea Surface Temperature - SST - en anglais) correspond à la température de la couche d'eau proche de la surface et dont l'épaisseur, plus ou moins importante, est en général de l'ordre de quelques mètres. C'est un paramètre difficile à définir précisément car dans cette couche supérieure de l'océan, la structure thermique verticale est relativement complexe et variable.

On distingue en général plusieurs températures de surface de la mer :
- la température à l'interface air - mer (SSTint),
- la température de "peau" (SSTskin),
- la température "sous la peau" (SSTsub-skin),
- la température de surface "profonde" (SSTdepth ou SSTbulk) et
- la température de "fondation" (SSTfnd).
Pour de plus amples détails sur la définition de la TSM, le lecteur pourra se référer au guide des utilisateurs des produits GHRSST (  GHRSST-PP ).

En théorie, la TSM mesurée par les radiomètres fonctionnant dans l'infrarouge thermique, correspond à la température des premiers micromètres de la surface océanique ("skin temperature" en anglais ≠ "bulk temperature" température de la couche de mélange océanique mesurée par les navires et les bouées et intégrée sur les tous premiers mètres). Cette différence de profondeur peut induire un écart de température allant de 0,2°C la nuit (skin temperature plus froide que la bulk temperature) à plusieurs degrés le jour, par mer calme et fort ensoleillement. Mais la mer étant la plupart du temps agitée, on considère que la température mesurée par les capteurs satellitaires correspond à la tranche d'eau de surface épaisse de quelques mètres.