Satellitbillede fra NASA af en El Ñino. I de hvide områder er havoverfladen mellem 14 og 32 centimeter over normalen.
I forbindelse med El Niño er vandtemperaturen i den centrale og østlige del af Stillehavet højere end normalt, hvilket har globale konsekvenser.
El Niño kendetegnes ved en usædvanlig opvarmning af havet ud fra Ecuador og Perus kyst i løbet af foråret og den tidlige sommer. Stigningen i havets temperatur kulminerer sidst på året, hvorefter den som regel vender tilbage til normalen i løbet af det efterfølgende forår og sommer.
Efter El Niño falder temperaturen i det østlige Stillehav sommetider til under det normale. Dette fænomen kaldes for La Niña.
Under normale forhold er overfladevandet i den vestlige del af Stillehavet betydeligt varmere end i den østlige del. Dette skyldes, at den østlige vind (passatvinden) omkring ækvator presser det varme overfladevand mod vest. Dette skaber samtidig en opstrømning af næringsrigt, koldt vand ud fra Sydamerikas vestkyst, hvilket skaber et rigt marint økosystem. På grund af fordampningen fra det varme vand i det vestlige Stillehav, får regionen normalt mere nedbør end det relativt tørre østlige Stillehav.
El Niño starter med en midlertidig svækkelse af passatvindene i det vestlige Stillehav, som gør det muligt for en bølge af varmt vand at bevæge sig langsomt med øst. Når dette varme vand når det østlige Stillehav, reduceres den temperaturforskel, der normalt er mellem det vestlige og østlige Stillehav. Det forårsager en række atmosfæriske ændringer. Nedbøren stiger i det østlige og centrale Stillehavsområde, mens den falder i det vestlig. Det giver tørke i Indonesien og Australien. Derudover er der et fald i den østenvind, som normalt ville opretholde temperaturforskellen i Stillehavsområdet.
Effekten af El Niño er global og påvirker for eksempel også klimaet i Nordamerika. Klimamodeller baseret på data indsamlet under tidligere El Niño forhold antyder ligeledes en påvirkning af vejret i Europa, omend den sandsynligvis er svag.
Til sidst, normalt efter et år, vil bølgen af varmt vand fra øst ramme mod Sydamerikas vestkyst og blive sendt tilbage vestpå. Derefter vil de normalt temperaturforhold langsomt blive genoprettet, når det østlige Stillehav igen afkøles.