遭到冷空气的持续影响，气温持续走低，致使海水封冻；西部淡水河流的注入，使海水盐度偏低，海水更易结冰；受渤海海底地形的影响，渤海海水较浅易冻；水域较为封闭，流动性差，容易结冰。
渤海地处北温带，夏无酷暑，冬无严寒，多年平均气温10.7℃，降水量500-600毫米，海水盐度为30‰。渤海水温变化受北方大陆性气候影响，2月在0℃左右，8月达21℃。严冬来临，除秦皇岛和葫芦岛外，沿岸大都冰冻。3月初融冰时还常有大量流冰发生，平均水温11℃。由于大陆河川大量的淡水注入，又使渤海海水中的盐度仅为30PSU，是中国近海中最低的。
冬季，渤海由于强寒潮频繁侵袭而出现结冰现象。自11月中、下旬至12月上旬，沿岸从北往南开始结冰；翌年2月中旬至3月上、中旬由南往北海冰渐次消失，冰期约为3个多月。1-2月，沿岸固定冰宽度一般在距岸1千米之内，而在浅滩区宽度约5-15千米，常见冰厚为10-40厘米。河口及滩涂区多堆积冰，高度有的达2-3米。在固定冰区之外距岸20-40千米内，流冰较多，分布大致与海岸平行，流速50厘米/秒左右。
