対馬海流はいくつかの流路を通って日本海を北上します。一部が朝鮮半島東岸を北上し、本流は東北地方西岸を通り、多くは津軽海峡から太平洋へと流出し（津軽暖流）、残りは北海道沿いに北上して宗谷海峡からオホーツク海へと抜け（宗谷暖流）、わずかながら西樺太沖へも流れています。
対馬海流の厚さは200m、海域によっては300mあるとも言われ、流速は流軸付近で毎秒50cm程度です。
日本列島の日本海側は、同じ日本国内でも、道東や東北地方の太平洋側や、同緯度の対岸にある朝鮮半島、ロシア極東に比べて気温が高くなっています。
日本海側の地方、特に冬季の福井県嶺北地方、石川県、富山県、新潟県、山形県、秋田県、青森県津軽地方は、日照時間が短く雨や雪の日が多い日本海側気候であり、世界有数の豪雪地帯となっています。
冬季のシベリア高気圧が日本海を通過する際に、北西季節風を起こし、暖かい対馬海流から水蒸気を大量に蒸発させた結果、雪を降らせる雲を形成します。暖かい暖流故に前線や低気圧が度々発生します。気温は日照が少ない分、太平洋側よりやや低いが、曇りがちで放射冷却効果が弱いため冷え込みは緩いです。
対馬海流は、日本海側の地方に冬の積雪や豪雪に由来する豊富な水資源と、夏の高温・多照をもたらし、結果的に稲作（米づくり）に適した穀倉地帯と風土をそれぞれ作り出しています。
対馬暖流は黒潮に比べると、流量で約1/10、流速で約1/4の弱い流れで、黒潮のように連続した流路を形成することは稀ですが、 対馬暖流が流入・出する対馬海峡や津軽海峡に近い海域では、比較的安定した流路をとっています。
