Гидрологический режим Атлантического океана формируется под влиянием климатических условий, водообмена с прилегающими океанами и Средиземным морем, а также особенностей конфигурации окружающей суши. Под влиянием циркуляции атмосферы поверхностные течения Атлантического океана образуют антициклональные круговороты в субтропических и тропических широтах и циклональные − в северных умеренных и южных высоких широтах. Характерная черта Атлантического океана − мощная система тёплых течений, т. н. система Гольфстрима, развивающаяся в его северной части. Гольфстрим и его продолжение − Северо-Атлантическое течение − образуют соответственно западной и северной периферии северного антициклонального круговорота. Восточная периферия этого круговорота образуется холодным Канарским течением, южная − тёплым Северным Пассатным течением. Северный циклональный круговорот складывается течениями - тёплыми Северо-Атлантическим и Ирмингера и холодным Лабрадорским, поступающим из моря Баффина. В южной части океана антициклональный круговорот складывается тёплыми Южным Пассатным и Бразильским течениями на севере и западе соответственно и холодными течениями Западных Ветров и Бенгельским на юге и востоке Циклональный круговорот развивается южнее 50° ю. ш. с центром в море Уэдделла. Антициклональные циркуляции северной и южной частей Атлантического океана разделяются летом севернее экватора Межпассатным (Экваториальным) противотечением, которое зимой сменяется общим западным переносом поверхностных вод. Более постоянной границей является на экваторе подповерхностное противотечение Ломоносова. Течения − основные перераспределители солнечного тепла, поглощаемого поверхностью океана. Тепловой баланс Атлантического океана складывается из радиационного баланса, затраты тепла на испарение и турбулентного теплообмена с атмосферой. Наибольший положительный тепловой баланс 2,5−3,3 Гдж/(м2·год) [60-80 ккал/(см2·год)] отмечается у экватора и приближается к 0 на 30° северной и южной широт. С увеличением широты тепловой баланс становится отрицательным. Таким образом, поглощение тепла поверхностью Атлантического океана происходит главным образом между 30° северной и южной широт, на остальной площади океан отдаёт тепло атмосфере. Температура воды на поверхности океана зимой, в феврале (августе в южной части океана), на экваторе 27−28°C, на 60° с. ш. 6°С, на 60° ю. ш. −1°С. Летом, в августе (в феврале в южной части океана), температура на экваторе 26°C, на 60° с. ш. 10°C, на 60° ю. ш. около 0°С. Под влиянием тёплых и холодных течений создаются большие разности температур в пределах широтных зон. Севернее 30° с. ш. на западе температура приблизительно на 10°C ниже, чем на востоке. Между 30° с. ш. и 40° ю. ш., наоборот, на западе температура на 5°С выше, чем на востоке. Южнее 40° ю. ш., где преобладает зональное течение поверхностной воды, эта разница исчезает.
Растительность. Растительный мир Атлантического океана весьма разнообразен. Донная растительность (фитобентос), занимающая прибрежную зону до глубины 100 м (около 2% от общей площади дна океана), включает бурые, зелёные и красные водоросли, а также обитающие в солёной воде цветковые растения (филоспадикс, зостера, посейдония). Между донной растительностью северной и южной частей Атлантического океана имеется сходство, но ведущие формы представлены разными видами, а иногда и родами. Яснее выражено сходство между растительностью западного и восточного побережья. Наблюдается чёткая географическая смена основных форм фитобентоса по широте. В высокоарктических широтах океана, где поверхность длительное время покрыта льдами, литораль лишена растительности. Основную массу фитобентоса в сублиторали составляют ламинарии с примесью красных водорослей. В умеренной зоне вдоль американского и европейского побережий Северной Атлантики характерно бурное развитие фитобентоса. На литорали резко преобладают бурые водоросли (фукусы и аскофиллум). В сублиторали их сменяют виды ламинарии, алярии, десмарестии и красные водоросли (фурцелярия, анфельция, литотамнион, родимения и др.). На мягких грунтах распространена зостера. В умеренной и холодной зонах Южного полушария преобладают бурые водоросли, в частности ламинария. В тропической зоне на литорали и в верхних горизонтах сублиторали, вследствие сильного нагрева и интенсивной инсоляции, растительность почти отсутствует. Между 20 и 40° с. ш. и 30 и 60° з. д. в Атлантического океана расположено Саргассово море, характеризующееся постоянным присутствием массы плавающих бурых водорослей - саргассов. Фитопланктон, в отличие от фитобентоса, развивается на всей площади океана в верхнем 100-метровом слое, но наибольшей концентрации достигает в верхнем 40−50-метровом слое. Фитопланктон состоит из мелких одноклеточных водорослей (диатомей, перидиней, сине-зелёных, кремне-жгутиковых, кокколитинов). Масса фитопланктона колеблется от 1 до 100 мг/м3, а в высоких широтах (50−60°) Северного и Южного полушарий в период массового развития («цветения») достигает 10 г/м3 и более. В холодной и умеренной зонах северной и южной частей Атлантического океана преобладают диатомеи, составляющие основную массу фитопланктона. Для прибрежных районов Северной Атлантики характерно весной массовое развитие феоцистис (из золотистых водорослей). В тропиках широко распространены различные виды кокколитин и сине-зелёная водоросль триходесмиум. Наибольшее количественное развитие фитопланктона в высоких широтах океана наблюдается летом в период самой интенсивной инсоляции. Для умеренной области характерны два пика в развитии фитопланктона. Весеннее «цветение» характеризуется максимальной биомассой. Во время осеннего «цветения» биомасса значительно ниже, чем весной. В тропической области развитие фитопланктона происходит круглый год, но биомасса в течение всего года невелика. Растительный мир тропической области Атлантического океана характеризуется большим качественным разнообразием, но меньшим количественным развитием, чем растительный мир умеренной и холодной зон.
Животные организмы населяют всю толщу воды Атлантического океана Разнообразие фауны увеличивается в направлении тропиков. В холодных и умеренных поясах она насчитывает тысячи видов, в тропических - десятки тысяч. Для холодных и умеренных поясов характерны: из млекопитающих - киты и ластоногие, из рыб - сельди, тресковые, окуневые и камбаловые, в зоопланктоне отмечается резкое преобладание веслоногих ракообразных и иногда крылоногих моллюсков. Между фаунами умеренных поясов обоих полушарий отмечается большое сходство. Не менее 100 видов животных относятся к биполярным, т. е. характерны для холодных и умеренных поясов и отсутствуют в тропиках. К ним относятся тюлени, котики, киты, кильки, сардины, анчоусы, многие беспозвоночные, в том числе мидии. Для тропических поясов Атлантического океана характерны: кашалот, морские черепахи, ракообразные, акулы, летучие рыбы, крабы, коралловые полипы, сцифоидные медузы, сифонофоры, радиолярии. Своеобразна фауна Саргассова моря. Здесь обитают как свободноплавающие животные (макрелевые, летучие рыбы, морская игла, крабы и др.), так и прикрепленные к водорослям (актинии, мшанки). Глубоководная фауна океана богато представлена губками, кораллами, иглокожими, ракообразными, рыбами и др. Эта фауна выделяется в самостоятельную атлантическую глубоководную область.
Применительно к водам Атлантического океана на уровне физико-географических поясов выделяют следующие подразделения. Северо-западная часть океана, прилегающая к Лабрадору и Гренландии, отличающаяся довольно суровыми природными условиями, выделяется в Северный субполярный пояс. Южнее расположен Северный умеренный пояс, который благодаря Северо-Атлантическому течению в северо-восточной части океана распространяется далеко за Полярный круг, в пределы Северного Ледовитого океана. Узкий Северный Субтропический пояс выделяется прежде всего повышенной соленостью и высокой температурой воды, жизнь здесь значительно беднее, чем в более северный поясах. Северный Тропический пояс характеризуется богатым органическим миром в пределах неритовой зоны Карибского моря и весьма разреженным в районах открытого океана. Экваториальный пояс выделяется постоянством температурных условий, обильными атмосферными осадками и общим богатством органического мира. В южной части океана расположены Южный тропический, субтропический и умеренный пояса, в целом аналогичные одноименным поясам в Северном полушарии. Только границы Южного Тропического и Южного Субтропического поясов в западной части океана проходят южнее, а в восточной – севернее соответствующих широт, что объясняется влиянием теплого Бразильского (на западе) и холодного Бенгельского (на востоке) течений. Южная граница Южного Умеренного пояса выравнивается и следует в полном соответствии с параллелями, так же как и южная граница Южного Субтропического пояса. Весь ряд природных поясов на поверхности Атлантического океана завершается Южным полярным поясом (в северной Атлантике полярный пояс отсутствует, он охватывает только пространства Северного Ледовитого океана). Южный полярный, или Антарктический, пояс отличается наибольшей суровостью природных условий, ледовитостью и значительно менее населен, чем ограничивающий его с севера Субантарктический пояс.