气温在时间上的变化有明显的日变化和年变化。
1.气温的日变化──随着一日内太阳的东升西落，气温也相应地有变化。一天之内，气温有一个最高值和一个最低值。气温的最高值与最低值之差，称为气温的日较差。日较差的大小与地理纬度、季节、地表性质、天气状况有关。一般说来，高纬度气温日较差比低纬度小些。据统计，热带的气温日较差平均为12 ℃，温带为8～9 ℃，极地只有3～4 ℃。地表性质和地形对气温的日较差也有显著的影响，例如，海洋上气温日变化比大陆小得多，山地的气温日较差比同纬度的平地要小。
2.气温的年变化──一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温的年较差。气温年较差的大小受地理纬度、地表性质、地形等因素的影响。由于太阳辐射的年变化高纬比低纬大，所以，气温的年变化随纬度的变化与日变化相反，即纬度越高，年较差越大。世界上气温年较差最大值出现在维尔霍扬斯克和奥伊米亚康（在西伯利亚），达102 ℃。世界年较差最小值出现在厄瓜多尔首都基多，只有0.6 ℃。