O El Niño caracteriza-se pelo aquecimento (3°C a 7°C, em média) das águas do Oceano Pacífico, nos litorais do Peru e Equador, ocorrendo em períodos de aproximadamente dois a sete anos.
Normalmente, no Hemisfério Sul, os ventos alísios sopram no sentido leste-oeste com velocidade média de 15 m/s, aumentando o nível das águas do Pacífico nas proximidades da Austrália, onde ele é cerca de 50 cm superior ao das proximidades da América do Sul. Além disso, esses ventos carregam as águas da superfície, mais quentes, nessa mesma direção. Deste modo, na costa do Peru as águas frias da corrente de Humboldt vêm à superfície (fenômeno conhecido como ressurgência), tornando a região uma das mais ricas áreas de pesca do mundo.
O aquecimento das águas do Pacífico ocidental acontece pela mudança no comportamento dos ventos alísios, que diminuem sua velocidade para cerca de 1 a 2 m/s, podendo até mudar de sentido. Sem a sustentação dos ventos, o nível das águas se eleva em direção à América do Sul, e as águas superficiais, por se deslocarem menos, têm sua temperatura aumentada, fazendo aumentar a evaporação, provocando a formação de nuvens e alterando o sistema global de circulação de ar.
Ao alterar o sistema global de circulação do ar, responsável pelo comportamento das temperaturas e das chuvas nos oceanos e nos continentes, o EI Niño provoca mudanças no clima em todo o mundo. Desse modo, chove mais que o normal em alguns lugares e há secas prolongadas em outros. A influência do El Niño atinge Brasil, Peru, Chile, Estados Unidos, Austrália, Índia, Filipinas e Indonésia.
O La Niña consiste no resfriamento das águas do Pacífico ocidental, o que também altera as zonas de alta e baixa pressão, provocando mudanças na direção dos ventos e massas de ar. Ocorre com uma frequência aproximada de dois a sete anos e com uma duração média de 14 meses. O fenômeno vem sendo estudado há mais de 40 anos, mas sabe-se menos dele do que do EI Niño.
Sob a influência do La Nina, têm ocorrido mais chuvas, tempestades, furacões e invernos recordes na América do Norte, chuvas intensas na Índia e na Indonésia, diminuição da temperatura nas regiões próximas ao Japão, chuva e frio na África Meridional e frio e secas no Chile e no Peru.
