Le PDO est caractérisé par des fluctuations de la température des eaux de surface de l'océan Pacifique Nord.
Le PDO comporte deux phases :chaude et froide. Pendant la phase chaude, les eaux de surface de l’océan Pacifique Nord sont plus chaudes que la moyenne. Cela entraîne des changements dans la circulation atmosphérique qui entraînent une augmentation des précipitations le long de la côte ouest des États-Unis et une diminution des précipitations dans l'intérieur ouest, y compris le sud-ouest.
Cette diminution prolongée des précipitations contribue aux conditions de sécheresse dans la région du Sud-Ouest.
À l’inverse, pendant une phase froide de PDO, les eaux du Pacifique Nord se refroidissent et modifient les régimes de précipitations, apportant un temps humide au sud-ouest et un temps plus sec au nord-ouest du Pacifique.
