La largeur du courant varie selon les secteurs, allant d'une centaine à plus de cinq cents kilomètres, et sa vitesse est relativement lente, souvent inférieure à un demi-mètre par seconde, avec une extension verticale qui peut dépasser plusieurs centaines de mètres. Le courant de Humboldt est l'un des systèmes d'upwelling de bord est les plus vastes, les plus continus et les plus productifs de la planète, comparable ou supérieur à ceux de Benguela, des Canaries et de Californie. La remontée des nitrates, phosphates et silicates entretient une production phytoplanctonique exceptionnellement élevée, qui soutient un réseau trophique marin d'une richesse considérable comprenant du zooplancton, des petits poissons pélagiques (anchois du Pérou, sardine du Pacifique, chinchard du Chili), des calmars géants, des merlus, des oiseaux marins (guanay, fou varié et manchot de Humboldt), des otaries, et des mammifères marins. La biomasse d'anchois en particulier a historiquement fait de cette région la plus grande pêcherie monospécifique du monde, avec des prises annuelles pouvant dépasser plusieurs millions de tonnes lors des bonnes années.

Le courant de Humboldt joue un rôle majeur dans la régulation climatique du littoral chilien, péruvien et équatorien. Les eaux froides refroidissent l'air marin, stabilisent la basse atmosphère et inhibent fortement la convection, ce qui réduit les précipitations le long de la côte et contribue à l'aridité extrême du désert d'Atacama et du désert côtier péruvien, qui comptent parmi les régions les plus sèches du monde. Les brouillards côtiers, appelés localement camanchacas au Chili et garúas au Pérou, se forment fréquemment au contact de l'air humide océanique et de la surface froide de la mer, et constituent une source d'humidité essentielle pour les écosystèmes désertiques, les lomas péruviennes, certaines plantes à brouillard et les populations humaines qui récoltent l'eau par des filets capteurs. Ces brouillards modèrent également les températures maximales côtières, qui restent étonnamment basses pour des latitudes tropicales, avec des moyennes souvent inférieures à vingt-cinq degrés, alors que l'intérieur des terres peut être brûlant.

Le système de Humboldt est soumis à une forte variabilité interannuelle, dominée par le phénomène El Niño–Oscillation Australe. Lors d'un épisode El Niño, les alizés faiblissent, l'upwelling diminue ou cesse, les eaux chaudes tropicales envahissent la côte péruvienne et équatorienne, la thermocline s'approfondit, et la productivité marine s'effondre, entraînant des mortalités massives d'oiseaux marins, de mammifères et de poissons, ainsi que des pluies torrentielles sur le littoral désertique. À l'inverse, lors des phases La Niña, les alizés sont renforcés, l'upwelling est plus intense, les eaux sont encore plus froides, la productivité augmente et la sécheresse côtière s'accentue. Ces oscillations modifient profondément la distribution des espèces, les captures de pêche, la reproduction des oiseaux guaniers et la structure de tout l'écosystème.

Le courant de Humboldt présente aussi une variabilité décennale et des modifications à long terme liées au changement climatique, avec des tendances à l'augmentation de la température de surface, à la diminution de l'oxygène dissous dans les zones de subsurface, à l'expansion de la zone minimale d'oxygène du Pacifique sud-est et à des déplacements d'espèces vers le sud ou vers des profondeurs plus froides. Les eaux de la zone présentent en effet l'une des zones minimum d'oxygène les plus marquées du monde, située entre cent et six cents mètres de profondeur, avec des concentrations extrêmement basses qui limitent la vie animale et favorisent des processus biogéochimiques particuliers, comme la dénitrification et la production de protoxyde d'azote.

La circulation régionale est complexe, avec la présence de deux noyaux principaux : le courant côtier du Pérou, très proche du rivage, et le courant océanique du Pérou, plus au large, séparés par des zones de transition, des tourbillons et des filaments qui exportent les eaux riches vers l'océan ouvert. Au sud du Chili, le courant de Humboldt est alimenté par la dérive antarctique circumpolaire et par le courant du Cap Horn, apportant des eaux subantarctiques relativement peu salées et riches en oxygène, qui remontent ensuite vers le nord. Au nord, près de l'équateur, il rencontre les eaux chaudes du courant de Panama et du courant équatorial, formant le front équatorial, zone de fort gradient thermique et de mélange.

Les dépôts sédimentaires sous la zone d'influence du courant sont très riches en matière organique, avec des taux de sédimentation élevés sur la marge continentale, et la dégradation de cette matière en conditions déficitaires en oxygène donne naissance à des vases riches en sulfures, en carbone organique et en phosphorites, qui constituent des archives paléocéanographiques précieuses pour reconstituer l'histoire de l'upwelling, des variations climatiques et des événements El Niño anciens. La région a aussi été le siège historique de l'exploitation massive du guano, ces dépôts d'excréments d'oiseaux marins accumulés pendant des millénaires sur les îles et promontoires côtiers, qui ont constitué une ressource économique majeure au XIX^e siècle et dont l'épuisement a profondément marqué l'histoire du Pérou.

Le courant de Humboldt influence les migrations et la répartition de nombreuses espèces marines à l'échelle du Pacifique sud-est, sert de corridor de dispersion pour les larves et les oeufs, et module le recrutement des populations de poissons pélagiques. Il joue aussi un rôle dans le transport de chaleur vers l'équateur, participant à l'équilibre thermique global du Pacifique Sud, et affecte les régimes de vent, de pression et de précipitations bien au-delà de la côte, en interaction avec la mousson sud-américaine, l'anticyclone du Pacifique Sud-Est et les téléconnexions atmosphériques. Ce courant est aussi au coeur de l'identité géographique, écologique et économique des pays riverains, car il conditionne la pêche artisanale et industrielle, le tourisme, les conditions portuaires, la navigation, la brume côtière et la disponibilité en eau douce dans certaines zones désertiques.