تنخفض درجات الحرارة في المحيط المتجمد الشمالي إلى مستويات شديدة البرودة طوال العام، إذ يبلغ متوسطها في الشتاء نحو ٣٠ درجة مئوية تحت الصفر، وقد تهبط في بعض المناطق إلى نحو ٧٠ درجة مئوية تحت الصفر خلال الظروف المناخية القاسية.

تنخفض درجات الحرارة على سطح بلوتو إلى نحو ‎-٢٣٠ درجة مئوية أو أقل، ولذلك تبقى الغازات مثل الميثان والنيتروجين متجمدة على سطحه معظم الوقت، مما يمنحه مظهراً شديد البرودة والسطوع في بعض المناطق.

تعرف العصور الجليدية بأنها فترات طويلة تنخفض فيها درجات الحرارة العالمية، فتتمدد الصفائح الجليدية وتغطي مساحات واسعة من القارات. وتشير الأدلة إلى أن آخر ذروة للعصر الجليدي حدثت قبل نحو ٢٠,٠٠٠ سنة، ثم أدى ذوبان الجليد تدريجيًا إلى ارتفاع مستوى البحار وتشكيل كثير من السواحل الحالية. كما شهدت الأرض فترات باردة أقصر مثل العصر الجليدي الصغير الذي أثر في أجزاء من العالم بين القرنين الخامس عشر والتاسع عشر.

تشهد درجات الحرارة على سطح عطارد تبايناً هائلاً، إذ قد تنخفض ليلاً إلى نحو ١٨٠ درجة مئوية تحت الصفر، بينما ترتفع نهاراً إلى أكثر من ٤٣٠ درجة مئوية. ويرجع هذا الاختلاف الكبير إلى غياب غلاف جوي كثيف يستطيع الاحتفاظ بالحرارة أو توزيعها.

تنخفض درجة الحرارة في التروبوسفير من متوسط يقارب ١٥ درجة عند مستوى البحر إلى نحو ٥٥ درجة تحت الصفر قرب أعلاها، ثم ترتفع داخل الستراتوسفير، وتنخفض مجددًا في الميزوسفير، وتزداد بشدة في الثرموسفير. ولا تعني الأرقام العالية في الطبقات العليا أن الهواء قادر على تسخين الأجسام سريعًا بسبب شدة تخلخله.