무역풍이 평년보다 강화되면서 차가운 해수 용승이 더욱 발달하여 적도 동태평양 해역(4°S4°N, 150°W90°W) 수온이 정상적인 해보다 낮아지는 현상을 말한다. 라니냐(La Niña)는 에스파냐어로 여자아이를 뜻하는 말이며, 반엘니뇨(Anti-El Niño)라고 부르기도 한다.
엘니뇨현상이 시작되기 전이나 끝나는 시기에는 평년보다 강한 무역풍이 지속되는 시기가 있다. 강한 무역풍은 동태평양의 해수를 서태평양으로 더 많이 이동시키므로 중태평양과 동태평양의 해수면은 정상적인 해보다 낮아진다. 따라서 중태평양과 동태평양의 해수면 온도는 평년보다 낮아지게 된다. 평년보다 낮은 해수면 온도는 무역풍을 다시 강화시켜 같은 상태가 지속된다. 이와 반대로 서태평양의 해수면과 수온은 평년보다 상승한다.
엘니뇨와 라니냐 현상은 태평양 지역의 해면기압의 변동과 관련이 있다. 수년마다 해면기압 패턴이 정상상태에서 벗어나 서태평양지역의 기압이 상승하고 동태평양지역의 기압은 하강한다. 이런 기압의 변화로 무역풍이 약화된다. 동태평양과 서태평양 사이의 기압역전이 강할 때는 동풍 대신 서풍이 불면서 반대 방향으로의 해류가 발달하여 따뜻한 물이 동쪽으로 이동한다.
이런 상태가 1~2년 이어지다가 끝나갈 무렵에 동태평양에서는 기압이 상승하고 서태평양에서 낮아지기 시작한다. 이와 같은 태평양 양쪽 사이에서 벌어지는 기압의 시소현상을 남방진동이라고 한다. 이런 기압의 변동과 해양의 온난현상인 엘니뇨 및 라니냐가 거의 동시에 진행되므로 이것을 ENSO (El Niño-Southern Oscillation)라고 한다.
적도태평양에는 엘니뇨와 라니냐를 감시하는 5개의 구역이 있다. 이들 지역은 니노(Nino) 1에서 니노 4지역으로 불린다. 이들 구역은 북위 5°남위 5°, 동경 160°서경 90°까지 해당한다. 바람, 해수면 온도, 강수량 변화가 엘니뇨와 라니냐의 감시 대상이 된다.
라니냐가 발생하면 엘니뇨와는 반대의 영향이 나타난다. 인도네시아, 필리핀 등의 동남아시아와 인도, 오스트레일리아, 남아프리카에는 홍수가 잦아지고 반대로 페루, 칠레 등 남아메리카 연안 사막은 평소보다 더 건조해진다. 또한 동남아시아, 북아메리카, 남아메리카 연안에는 한파가 발생하고, 오스트레일리아에는 이상 고온현상이 나타난다.
라니냐가 발생했던 1967년과 1973년의 경우 한반도의 평균기온은 평년보다 1.1~2.2℃ 낮았던 것으로 보고되고 있다. 강수량도 평균적으로 50mm 안팎에 머물렀고 겨울 내내 춥고 건조한 날씨를 기록했다.