ストークスの波動理論は、5次の非線形重力波動を対象としています。 CAESAR II では、スジェルブリアとヘンドリクソン (Skjelbreia and Hendrickson) の発表した文献 (National Engineering Science Company) による解法を採用しています。 自由表面に対する標準的な構成式と修正された構成式の双方に、CAESAR II ストークスの5次波動理論 (Stokes 5th Order Wave Theory) は対応しています。
エアリーの波動理論 (Airy Wave Theory Implementation) で用いたとほとんど同様の手順で解が得られます。 波の特性パラメーターは、ニュートンラプソン (Newton-Raphston) の繰り返し演算を行い着目する波の粒子の特性値が決定されます。
ニュートンラプソンの繰り返し演算は、定数ベータとラムダに関する非線形方程式を解きます。 これらの解が得られれば、他の定数が計算されます。 すべての定数が計算されると、CAESAR II は水平と鉛直の粒子速度 (UX , UY)、水平と鉛直の加速度 (AX , AY)、平均水面液レベル (ETA) に対する表面高さを計算します。