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弱まると、普段は西側に押し流されていた暖かい海水が東側に広がります。更に、東側で湧き上がっていた冷たい海水の湧き上がりが弱まり、南米沖の海水温が通常より高くなります。
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。

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。

なお、エルニーニョ現象が発生した際は日本では冷夏や暖冬になりやすいと冒頭で解説しましたが、このように日本から遠い赤道付近で起こった海の現象が日本にまで影響を及ぼすには長い時間がかかるうえ、様々な大気現象の影響も受けながら日本の点呼に影響します。そのため、これらの日本への影響はあくまでも傾向であり、エルニーニョ現象が発生しているので必ず日本は冷夏・暖冬になるわけではありません。