Il valore della temperatura dipende da molti fattori, sia locali che a larga scala, è molto variabile da luogo a luogo e, per una data località, varia anche sensibilmente secondo l'azione dei vari eventi atmosferici. Nelle zone continentali (Siberia, per esempio) essa presenta ampie escursioni tra il giorno e la notte e da una stagione all'altra, mentre sugli Oceani l’escursione tra il giorno e la notte si attenua notevolmente a causa dell'influenza esercitata dalla temperatura superficiale marina. Sulla fascia equatoriale le oscillazioni termiche appaiono molto piccole con andamenti tra un giorno ed un altro omogenei.
L'esame delle temperature dei mesi di gennaio e luglio (mesi centrali delle stagioni estreme) ci consente di conoscere entro quali valori estremi la temperatura oscilla nell'arco di un anno, in una data località.
Per la stessa località, le variazioni possono dipendere dalla latitudine, dalla natura del suolo, dall'orografia, dalla dispersione per irraggiamento, per conduzione o convenzione, dalla vicinanza o meno al mare. Inoltre, la temperatura presenta variazioni talvolta molto brusche dipendenti dall'arrivo di masse d'aria di diversa origine, come le masse d'aria di origine polare o subtropicale.
La temperatura dell’aria si misura con il termometro, strumento molto semplice basato sulla proprietà dei corpi di dilatarsi o di contrarsi a seconda che il calore aumenti o diminuisca.
In meteorologia si misurano le temperature massime, minime, medie giornaliere con la relativa escursione termica, per poi calcolare i vari tipi di medie mensili ed annuali che costituiscono uno dei parametri climatici più importanti dal punto di vista biometeorologico.
La temperatura è un parametro molto importante dal punto di vista biometeorologico e bioclimatologico perché concorre in modo decisivo nella definizione di vari indici di disagio bioclimatico oggi in uso. A tale scopo non va considerato il semplice valore termico ma la sua combinazione con altri parametri meteorologici, come l'umidità relativa ed la velocità del vento. Infatti, valori di temperatura accompagnati a diversi tassi di umidità relativa provocano sensazioni fisiologiche diverse. La valutazione della temperatura in rapporto alla velocità de vento introduce significativamente i concetti di temperatura effettiva e temperatura percepita dall'organismo umano (Windchill); si tratta di un concetto che trova pratica applicazione in situazioni di caldo umido (es. Indice di Thom) e di freddo umido (Indice di Scharlau invernale).