Гидрологический режим Средиземного моря формируется под влиянием большого испарения и общих климатических условий. Преобладание расхода пресной воды над приходом ведёт к понижению уровня, что является причиной постоянного притока поверхностных менее солёных вод из Атлантического океана и Чёрного моря. В глубинных слоях проливов происходит отток высокосолёных вод, вызванный разностью плотности воды на уровне порогов проливов. Основной водообмен происходит через Гибралтарский пролив (верхнее течение приносит 42,32 тыс. км? в год атлантической воды, а нижнее — выносит 40,8 тыс. км? средиземноморской); через Дарданеллы втекает и вытекает соответственно 350 и 180 км? воды в год.
Циркуляция вод в Средиземном море имеет, главным образом, ветровую природу; она представлена основным, почти зональным Канарским течением, переносящим воды преимущественно атлантического происхождения вдоль Африки, от Гибралтарского пролива до берегов Ливана, системой циклонических круговоротов в обособленных морях и бассейнах слева от этого течения. Толща вод до глубины 750—1000 м охвачена однонаправленным по глубине переносом вод. За исключением Левантинского промежуточного противотечения, переносящего левантинские воды от острова Мальта до Гибралтарского пролива вдоль Африки.
Скорости установившихся течений в открытой части моря 0,5—1,0 км/ч, в некоторых проливах — 2—4 км/ч. Средняя температура воды на поверхности в феврале понижается с севера на юг от 8—12 до 17 °C в восточной и центральных частях и от 11 до 15 °C на западе. В августе средняя температура воды изменяется от 19 до 25 °C, на крайнем востоке она повышается до 27—30°C. Большое испарение ведёт к сильному повышению солёности. Её значения увеличиваются с запада на восток от 36 до 39,5‰. Плотность воды на поверхности изменяется от 1,023—1,027 г/см? летом — до 1,027—1,029 г/см? зимой. В период зимнего охлаждения в районах с повышенной плотностью развивается интенсивное конвективное перемешивание, которое приводит к формированию высокосолёных и тёплых промежуточных вод в Восточном бассейне и глубинных вод на севере западного бассейна, в Адриатическом и Эгейском морях. По придонным температуре и солёности Средиземное море является одним из самых тёплых и солёных морей Мирового океана (12,6—13,4°C и 38,4—38,7‰ соответственно). Относительная прозрачность воды доходит до 50—60 м, цвет — интенсивно синий.
Приливы в основном полусуточные, их величина менее 1 м, но в отдельных пунктах в сочетании с ветровыми нагонами колебания уровня могут достигать 4 м (Генуэзский залив, у северного берега острова Корсика и др.). В узких проливах наблюдаются сильные приливные течения (Мессинский пролив). Максимальное волнение отмечается зимой (высота волн достигает 6—8 м).
Составляющие пресного баланса моря за год.
Осадки — 1000 км3 или 40 см, речной сток — 430 км3 или 17 см, испарение — 3130 км3 или 125 см.
