Температура поверхностных слоёв воды летом в Финском заливе составляет 15—17 °C, в Ботническом заливе — 9—13 °C, в центре моря — 14—17 °C. С увеличением глубины температура медленно понижается до глубины термоклина (20—40 метров), где происходит резкий скачок до 0,2—0,5 °C, затем температура растёт, достигая дна 4—5 °C.
Балтийское море находится в пределах материкового шельфа. Средняя глубина моря 51 метр. В районах отмелей, банок, около островов наблюдаются небольшие глубины (до 12 метров). Имеется несколько котловин, в которых глубины достигают 200 метров. Самая глубокая котловина — Ландсортская (58°38′ с. ш. 18°04′ в. д.HGЯO) с максимальной глубиной моря — 470 метров. В Ботническом заливе максимальная глубина — 293 метра, в Готландской котловине — 249 метров.
Особенностью гидрологического режима Балтийского моря является большой избыток пресной воды, образовавшийся за счёт осадков и речного стока. Солоноватые поверхностные воды Балтийского моря через Датские проливы уходят в Северное море, а в Балтийское море поступают с глубинным течением солёные воды Северного моря. Во время штормов, когда вода в проливах перемешивается до самого дна, водообмен между морями меняется — по всему сечению проливов вода может идти как в Северное, так и в Балтийское море.
Приливы в Балтийском море — полусуточные и суточные, но их величина не превышает 20 сантиметров.