海冰的形成是一個複雜的過程，主要由氣溫低、水中的熱量大量散失、水中有懸浮微粒或雪花等雜質凝結核三個基本條件驅動。海水的鹽分比淡水高，因此海水結冰時的溫度比淡水低，通常在達到冰點後，海水會繼續降溫並達到一定的過冷卻現象。此時，海水中的懸浮微粒和雪花等雜質充當凝結核，幫助水分子凝結成冰。
初始階段，海水錶面可能形成縱橫交錯的冰針或小冰片，隨著溫度繼續下降，這些冰針或小冰片聚集形成薄冰，進而發展成圓盤狀的冰餅。隨著冰層的增厚，可能會形成具有一定厚度的冰蓋層，冰層在擴張過程中可能發生龜裂，形成更小的冰塊。海水的運動促使這些冰塊相互疊加，最終形成廣闊的冰原。
具體來說，當海水的鹽度高於千分之二十四時，表層海水在冷卻過程中密度逐漸增大，對流混合加劇。當海水溫度降到冰點並繼續散熱時，海面、深層甚至底層可能會有針狀、薄片狀的冰晶析出。這些冰晶聚焦到海面後，形成暗灰色的糊狀冰。在波動的海面上，糊狀冰遇冷可能形成餅狀冰；如果海面平靜，劇烈冷卻的糊狀冰可能形成灰色的玻璃狀冰層，再發展成為薄冰和厚冰。