Au fur et à mesure qu’elle se refroidit, l’air de surface devient plus dense que l’air plus chaud au-dessus et se retrouve donc piégé en dessous. La couche peut s’épaissir par turbulence générée dans la couche marine en développement elle-même. Il peut également s’épaissir si l’air plus chaud au-dessus est soulevé par une zone de basse pression qui approche. La couche augmentera également progressivement son humidité par évaporation de la surface de l’océan ou du lac, ainsi que par l’effet du refroidissement lui-même. Du brouillard se formera dans une couche marine où l’humidité est suffisamment élevée et le refroidissement suffisant pour produire de la condensation. Stratus et stratocumulus se formeront également au sommet d’une couche marine en présence des mêmes conditions. Une couche marine va se disperser et se briser en présence d’instabilité, telle que peut être causée par le passage d’un système frontal ou d’un creux, ou toute turbulence d’air supérieure qui l’empiète. Une couche marine peut également être chassée par des vents suffisamment forts.
Il n’est pas rare d’entendre des journalistes météo discuter de la couche marine comme si elle était synonyme de brouillard ou de stratus qu’elle peut contenir, mais c’est erroné. En fait, une couche marine peut exister avec pratiquement aucune nébulosité d’aucune sorte, bien qu’elle en contienne généralement. La couche marine est un milieu dans lequel les nuages peuvent se former dans les bonnes conditions; ce ne sont pas les couches de nuages elles-mêmes.
Dans le cas de la Californie côtière, la couche marine au large des côtes est généralement propulsée à l’intérieur des terres par un gradient de pression qui se développe à la suite d’un chauffage intense à l’intérieur des terres, recouvrant les communautés côtières d’un air plus frais qui, s’il est saturé, contient également du brouillard. Le brouillard persiste jusqu’à ce que la chaleur du soleil devienne suffisamment forte pour l’évaporer, et dure souvent dans l’après-midi pendant la période de « morosité de juin ». Un système frontal ou un creux d’approche peut également entraîner la couche marine à terre.