A bioszférában a hőmérsékleti viszonyok a Nap sugárzásától, a földfelszín és a légkör sajátosságaitól függ. A Nap felmelegíti a földfelszínt, a felszín a közvetlenül felette elhelyezkedő levegőréteget melegíti. A meleg levegő felfelé áramlik és helyébe felülről hideg levegő kerül. A földfelszín hőkisugárzása is a levegőbe jut, de annak vízgőz-, valamint széndioxid tartalma elnyeli azt, hőenergiáját visszatartva a légkörben. Ez az üvegházhatás, mely emeli a légkör átlaghőmérsékletét, és csökkenti a hőmérsékleti ingadozások szélsőségeit. A különböző területek hőmérsékleti viszonyait több tényező is befolyásolja. Az Egyenlítőtől a sarkok felé haladva az évi átlaghőmérséklet egyre csökken. Hasonlóan változik a földfelszínen függőleges irányban is. A hegységekben fölfelé, a tengerszinttől lefelé haladva tapasztalhatunk csökkenő átlaghőmérsékletet. Ezekre a domborzati viszonyok módosító tényezőként hatna (pl.: a hegy déli lejtőjén meleg van, míg az északi lejtőn összegyűlt hideg levegő miatt hidegebb van).

Az élőlények hőtűrő képessége az élővilágot két nagy csoportra osztja. A tág hőtűrő képességűek (pl.: mohák, zuzmók, bálnák), és a szűk hőtűrő képességűek, ezek a vagy hideget vagy a meleget kedvelő élőlények.

Egyes szélsőséges hőmérsékleti értékekhez extrémen tudnak alkalmazkodni – azaz adaptálódni –  az élőlények. Például a szukkulens, vagy pozsgás növények nagy mennyiségű vizet képesek tárolni. A kaktuszok levele tüskévé redukálódott, így csökkenti a párologtatást. A hidegebb égövekben élő állatok nagy mennyiségű zsírt képesek raktározni.

Pingvineknél megfigyelték a testméret és a hőmérséklet összefüggését. Az Egyenlítőhöz közelebb sokkal kisebb fajok élnek, mint a sarkvidéken. Ez azért van, mert a térfogat köbösen, a testfelszín pedig négyzetesen arányos. A test térfogat és felszín aránya a fontos: minél nagyobb a felszín, annál több hőt ad le az állat. Így a hideg helyen élő állatoknak az az előnyös, ha minél nagyobb testűek, így aránylag annál kisebb a testfelületük.