La brezza marina è provocata dalla differenza di temperatura fra aria e mare. Il mare mantiene in pratica la sua temperatura su tutto l'arco della giornata, mentre, per effetto del riscaldamento del suolo, sulla terraferma gli strati più bassi dell'atmosfera di riscaldano, e conseguentemente salgono. Questo provoca l'afflusso di aria dal mare: ecco quindi che abbiamo la brezza.

Le brezze sono più intense all'inizio della stagione estiva, quando il sole irraggia a pieno, ma il mare, che ha un'inerzia notevole, sta ancora riprendendosi dalle basse temperature invernali. Più avanti in stagione anche il mare si è riscaldato, e le brezze sono meno intense. Ovviamente questo dipende dal tipo di mare, profondo o di basso fondale, e dal tipo di entroterra (vegetazione intensa o terreno nudo).

In ogni caso il punto fondamentale è l'irraggiamento solare. Se questo viene a mancare, almeno in parte, manca il riscaldamento del terreno e quindi il meccanismo che stimola la brezza. Oppure se per ragioni meteorologiche c'è del vento, magari non forte, magari dalla terra al mare, non si creano le condizioni per la brezza, per esempio perché la terra è rinfrescata dal vento e non raggiunge la temperatura necessaria.

Si noti che di notte, anche se meno rilevante, c'è il fenomeno opposto, cioè il terreno si raffredda per irraggiamento, diventa più freddo del mare (sempre relativamente), e la brezza soffia dalla terra al mare.