在东亚季风、侧向水交换、内部动力响应以及地形调控控制下，南海海盆环流表现出复杂的的空间结构。从不同深度流场的水平形态上看，南海环流在垂向上大体存在三层结构。上层，季风和通过吕宋海峡的黑潮入侵驱动产生气旋式环流；在半封闭的中层和底层，环流方向与吕宋海峡处的侧向出流和入流有关，一般认为中层和底层分别存在反气旋环流和气旋环流。使用斯托克斯定理，则可在等位势面上对海盆环流的垂向结构和各层强度进行准确量化：

    由于南海各等位势面上ζ方向相同且均适用斯托克斯定理，可据此定量揭示南海环流的垂向结构、各层强度以及相应时间变化。基于该原则，气候态下海盆尺度三层环流分界面位于750和1500米深度处（图1）。

    在密度面下，海盆环流同样存在复杂的垂向结构。但由于等密度面在海盆内存在倾斜，且倾斜具有空间变化，密度面上不同位置处相对涡度(ξρ)的方向不尽相同（图2）。同样的，相对不同密度面的“平均”环流（Γρ），其方向也不一致。因此，针对等密度面上南海环流的时空结构，尚缺乏足够清晰严格的描述。