التنظيم الحراري هو قدرة الكائن الحي على الحفاظ على درجة حرارة جسمه ضمن حدود ثابتة رغم تغيرات البيئة، ويُعد جانبًا أساسيًا من الاستتباب. تبقى حرارة لب الجسم العميقة عند الإنسان شبه ثابتة (±0.6°م) حتى عند التعرض لظروف قاسية، بينما ترتفع وتنخفض حرارة الجلد مع الوسط المحيط. تُصنف الحيوانات إلى ذوات الدم الحار (كالطيور والثدييات) التي تعتمد على آليات داخلية يتحكم بها الجهاز العصبي، وذوات الدم البارد (كالأسماك والزواحف) التي تستخدم تكيفات سلوكية مثل التشمس أو بروتينات مضادة للتجمد. كما تتغير درجة حرارة الجسم البشري على مدار اليوم وفق إيقاع يومي مرتبط بالساعة البيولوجية ومنطقة تحت المهاد. وتعمل آلية التغذية الراجعة السلبية عبر تمدد أو انقباض الأوعية الدموية لتصحيح أي انحراف عن المعدل الطبيعي، مما يضمن بقاء الجسم في حالة توازن حراري دقيق.