In meteorologia, la temperatura dell'aria viene trattata in modo puramente quantitativo, misurata tramite radiosondaggi verticali che, utilizzando particelle di riferimento a 1000 hPa, permettono di identificare le diverse masse d'aria. L'atmosfera si riscalda principalmente dal basso, grazie all'irraggiamento termico terrestre e ai moti convettivi, motivo per cui la temperatura tende a diminuire con l'altitudine. In condizioni di stabilità, il gradiente termico verticale medio è di 0,65 °C ogni 100 metri, ma può superare i 20 °C/100m nei deserti, azzerarsi (atmosfera isotermica) o addirittura invertirsi nel caso dell'inversione termica. I principali fattori che influenzano questo parametro sono la latitudine, le stagioni, l'ora del giorno e l'esposizione del terreno rispetto ai raggi solari, secondo la legge di Lambert. Comprendere questi meccanismi è essenziale per prevedere il tempo e analizzare i fenomeni atmosferici, poiché la temperatura dell'aria è un indicatore chiave dello stato dell'atmosfera.