源地是南极大陆边缘的威德尔海、罗斯海，其次为北冰洋的格陵兰海与挪威海等。普遍认为南极威德尔海是南极底层水的主要来源在冬季冰盖下海水（盐度为34.6，温度为-1.9°C）密度迅速增大，沿陆坡下沉到海底，一部分加入南极绕极流向东流，另一部分向北进入三大洋。主要沿洋盆西侧向北流动。在大西洋可达北纬40度，与北大西洋深层水相遇，由于南极底层水密度更大，继续潜入海底向北扩散。
北冰洋底层水因白令海峡很浅，不可能进入太平洋，只在偶然情况下，少量海水通过海槛溢出而进入大西洋，因此北冰洋底层水几乎处于被隔绝的状态。
