经研究发现，形成这种水位差的原因主要有两个：
1.在巴拿马运河的太平洋一侧，雨量十分充沛，所以盐分浓度低于大西洋一侧，海水密度变小。
2.巴拿马运河太平洋一侧经常刮南风，这种风向对升高水位也起到了推波助澜的作用。
与此同时，在大西洋一侧，由于圭亚那海流是向西流动，因这股海流产生的水位倾斜，使得巴拿马运河大西洋一侧沿岸水域的水位降低，而离岸较远的近海海域的水位升高。所以，巴拿马运河南北出现了水位差。
巴拿马运河两头的水位不一样高。具体来说，巴拿马运河的太平洋一侧比大西洋一侧的水位要高出大约50厘米。
这种水位差的形成原因主要有两个：首先，在巴拿马运河的太平洋一侧，雨量十分充沛，导致盐分浓度低于大西洋一侧，从而使海水密度变小；其次，太平洋一侧经常刮南风，这种风向对升高水位也起到了推波助澜的作用。而在大西洋一侧，由于圭亚那海流是向西流动，这股海流产生的水位倾斜使得巴拿马运河大西洋一侧沿岸水域的水位降低，而离岸较远的近海海域的水位升高。此外，地球自转引起的科氏力也是造成这种现象的原因之一，它使得地球上不同纬度的海平面高度不同，而巴拿马运河位于北纬9度，距离赤道较近，因此两端的海平面高度差也比较大。
为了应对这种水位差，巴拿马运河上建有船闸，以确保船只能够安全地在运河中航行。
主要原因是工程量太大。为了建成现在运河，法、美两国接力，耗时近20年，耗费约7亿美元，挖了2亿土方，而如果直接挖通两大洋，可能需要挖土方近10亿，这样的工程量在当时是天量，不但进程会更长，死伤和花费也会更多，因此修建水闸式运河更加实际和高效。