Perairan Selatan Jawa merupakan salah satu perairan yang dipengaruhi oleh beberapa fenomena oseanografi, salah satunya yaitu sistem angin monsun yang menyebabkan adanya dinamika suhu vertikal. Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji variabilitas kedalaman mixed layer dan termoklin serta kaitannya dengan monsun di perairan selatan Jawa. Penelitian ini menggunakan data suhu vertikal bulanan yang diperoleh dari data model HYCOM selama bulan Juni 2013 – Mei 2015, data suhu vertikal dari CTD yang diukur oleh Balitbang KP pada tanggal 22 September – 1 Oktober 2013, data angin dari ECMWF dan data arus dari My Ocean selama bulan Juni 2013 – Mei 2015. Pengolahan data kedalaman mixed layer dan termoklin dilakukan dengan merata-ratakan suhu dari data model HYCOM yang dirata-rata setiap musimnya dan dihitung gradien suhunya. Batas bawah mixed layer dan termoklin ditentukan berdasarkan nilai gradien suhu yang lebih dari 0,05 °C/m. Hasil penelitian menunjukkan secara temporal kedalaman batas bawah mixed layer paling dalam terjadi pada musim timur dan kedalaman batas bawah termoklin paling dalam terjadi pada musim barat. Secara melintang, kedalaman batas bawah mixed layer semakin dalam menuju laut lepas terjadi pada musim timur dan peralihan II, sedangkan pada musim barat dan peralihan I kedalaman batas bawah mixed layer semakin dangkal menuju laut lepas. Secara membujur kedalaman batas bawah mixed layer paling dalam terjadi pada transek A (selatan Jawa Barat) dan yang terdangkal pada transek C (selatan Jawa Timur). Kedalaman batas bawah termoklin paling dalam terjadi di transek C (selatan Jawa Timur) pada musim timur dan musim peralihan II, sedangkan yang paling dangkal terjadi di transek A (selatan Jawa Barat) pada musim barat dan peralihan I