독도 주변 해역에는 심층수라고 불리는 해수층이 존재하며, 이 수층은 표층과는 다른 온도와 염분 특성을 가진다. 독도 근처 해역에서는 수심 약 50~100m 지점에서 주변보다 낮은 수온과 낮은 염분을 가진 물 덩어리가 발견되는데, 이러한 구조는 독도 냉수성 소용돌이라고 불리는 해양 순환 현상과 관련이 있다. 소용돌이 중심 부근에서는 차가운 물이 고립되어 있어, 표층과 혼합되지 않은 상태로 일정 시간 유지된다. 이로 인해 해수층 내부에는 수온이 비교적 일정하게 유지되는 구간이 형성된다.
독도 인근 심층수의 수온은 계절에 따라 변동한다. 여름철에는 중간 수층에서 차가운 물이 유입되어 심층의 온도가 낮아지고, 겨울철에는 상대적으로 온도가 높아지지만 여전히 표층보다 낮은 상태가 유지된다. 수온의 계절적 변화는 수심별로 차이를 보이며, 표층에서 심층까지 점차적으로 낮아지는 구조를 가진다. 또한 염분도 수심에 따라 달라, 심층수는 표층보다 염분이 낮거나 높은 특성을 보이는 구간이 존재한다. 이러한 층화는 해류, 바람, 해수 유입 경로에 따라 달라지며, 해역 내 수직적인 구조가 일정하게 유지되기도 하고, 일부 시기에는 혼합되어 변화하기도 한다.
독도 심층수는 수심 45~370m 구간에서 존재하며, 이 구간에서는 저층 생물과 해저 생태계가 관찰된다. 저층에서는 다양한 해저 생물이 존재하며, 수온과 염분이 비교적 안정적인 구간이 많아 이러한 생물이 서식할 수 있는 조건이 형성된다. 심층수의 흐름은 바람, 파도, 해류와 함께 움직이며, 특정 구간에서는 차가운 물이 고립되어 있는 경우도 있다. 이러한 심층수는 해역 내 수온과 염분의 분포를 결정하며, 계절별 변화에 따라 심층과 중층 간의 온도와 염분 차이가 달라진다.
또한 독도 주변 심층수는 연간 변화를 겪는다. 여름철에는 외부 해역에서 비교적 차가운 심층수가 유입되면서 심층의 수온이 낮아지고, 반대로 겨울철에는 상대적으로 온도가 상승하지만 여전히 표층보다 낮게 유지된다. 수심별 수온 차이는 표층과 심층 사이에서 일정한 층화를 만들며, 해수층 간의 수직 이동도 계절에 따라 변한다. 심층수는 주변 해류와 소용돌이, 그리고 바람의 영향으로 이동하며, 때때로 해수층 혼합이 일어나 수온과 염분 분포가 변하기도 한다.
독도 주변 심층수는 해역 내 해수 특성을 측정하는 관측 부이 자료에서도 확인된다. 장기 관측에 따르면 수심 60m 이하 구간에서 여름철 수온이 낮게 유지되는 구간이 존재하며, 중층과 심층에서 수온과 염분이 일정하게 유지되는 기간이 관찰된다. 이러한 구조는 해수층이 수직적으로 분리되어 존재한다는 것을 보여준다. 심층수의 흐름과 온도, 염분 분포는 해역 내 물리적 환경을 구성하는 중요한 요소이며, 수심에 따라 공간적으로 일정한 구조를 유지하는 특성이 있다.
독도 주변 심층수는 해류와 계절 변화, 기온 변화에 따라 지속적으로 이동하고 변화한다. 소용돌이나 해류에 의해 심층수의 위치가 변하거나 혼합되는 경우가 있으며, 특정 구간에서는 차가운 물이 고립되어 안정적인 수온을 유지하기도 한다. 심층수의 층화 구조와 이동 특성은 독도 주변 해역의 수직적 수온 및 염분 분포를 결정하며, 수심별로 다양한 해수층 특성을 만들어낸다. 이러한 심층수 구조는 독도 주변 해역 전체에서 반복적으로 관측되며, 수온과 염분의 변화가 일정한 패턴을 보이는 구간이 존재한다.