琼州海峡大雾主要是湿冷空气和暖湿气流在特定天气系统下相遇，加上海峡地形阻挡导致水汽凝结。冬季到早春时段，北方冷空气南下遇南海暖湿气流，在海峡上空形成稳定逆温层。海峡宽18公里，北纬18度位置的地形像天然风道，容易让雾气聚集。当相对湿度超过90%、气温8到12℃时，雾气就会像棉絮一样包裹整个海峡。

因为琼州海峡在海南岛和雷州半岛之间，宽18公里，处于北纬18度左右，这样的地理位置容易形成大雾。气象数据显示，每年12月至次年3月，这里平均有23天出现能见度低于500米的浓雾。当北方冷空气携带的水汽遇到南海暖湿气流，在海峡上空形成逆温层时，就像给大气盖了层保温被。比如大前年12月15日，琼州海峡相对湿度高达96%，气温9℃，导致能见度骤降至200米。海峡地形像天然风道，把水汽局限在狭窄空间里，加上夜间地面辐射降温，雾气越聚越厚。这种天气系统在冬季到早春最活跃，因为此时冷空气势力强，暖湿气流又持续输送水汽，就像给海峡持续"注水"形成大雾。