青岛海水平均温度为13℃。当2月份达最低之时，青岛北部近海表层水温可低至2.2℃，竹岔岛附近和胶州湾口稍高，为3℃～3.3℃，南部海域最高，可达6.6℃。
每年冬季，青岛胶州湾河口滩涂处有结冰现象。春季来临之后水温很快上升。到5月份时，胶州湾内近岸海域表层水温可升至14℃以上；湾中央水深较大处在13.5℃以下。冬季由于太阳辐射量减少以及冷空气和寒潮大风的频袭，导致海表层水温递次下降，海水温度会大幅度降低。
青岛湾外黄海近岸海域水温有较大差别：北部田横岛以北水浅处可高达16.4℃，而大管岛至长门岩海域只在11℃上下，南部在沐官岛附近海域则可高达18℃。6月份胶州湾的表层继续快速升温，下层升温则较慢，可出现水温跃层，其强度可达0.96℃/米。