まず、エルニーニョ現象もラニーニャ現象も起こっていない通常の状態では、太平洋の赤道付近では「貿易風」という東風が常に吹いています。通常この貿易風によって、海面付近の暖かい海水が西側のインドネシア付近に吹き寄せられ、反対の東側、南米の海上では、海の深い所から冷たい海水が沸き上がってきています。

海は深さによって水温が変わるため、海の上の方の海水面は太陽からの日射や空気の温度を受けて暖かく、それらが届きにくい海の深い所には冷たい水があります。貿易風によって海水面の暖かい水が風で押し流されると、その空いた場所に冷たい水が沸き上がってきます。

貿易風が何らかの原因で強まると、暖かい海水が西側に吹き寄せられる力が強まって、暖かい海水が暑い層になって西側に溜まります。東側では、冷たい水の沸き上がりが通常より強くなります。
このようなメカニズムで、太平洋赤道域の日付変更線から南米沖にかけて、海面水温が通常より低くなりその状態が1年以上続く現象をラニーニャ現現象と呼びます。

反対に、太平洋赤道域の日付変更線から南米沖にかけて、海面水温が通常より高くなり、その状態が1年以上続く現象をエルニーニョ現象と呼びます。