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.

الغلاف الحراري طبقة عليا من الغلاف الجوي ترتفع فيها درجة الحرارة بسبب امتصاص الأشعة الشمسية عالية الطاقة. تقع فوق الغلاف الأوسط وتمتد إلى مناطق قريبة من الفضاء، وفيها تدور بعض المركبات والسواتل المنخفضة. رغم ارتفاع درجة الحرارة المفهوم فيزيائياً، فإن كثافة الهواء فيها شديدة الانخفاض، فلا يشعر الجسم بحرارة كما في الطبقات السفلى. تمثل هذه الطبقة مجالاً مهماً لدراسة الشفق القطبي والاتصالات الفضائية وتأثير النشاط الشمسي في الغلاف الجوي.

ترتفع درجات الحرارة تدريجيًا كلما ازداد العمق داخل الوشاح، وقد تصل في أجزائه السفلية إلى نحو ٣٠٠٠ درجة مئوية، إلا أن الضغط الهائل يمنع معظم صخوره من الانصهار الكامل.

ترتفع درجات الحرارة عند حد الوشاح واللب بنحو ١٥٠٠ درجة مئوية خلال مسافة قصيرة نسبيًا، مما يجعل هذه المنطقة من أكثر أجزاء باطن الأرض تطرفًا من حيث الظروف الفيزيائية.

لا تتغير درجة الحرارة داخل الأهرامات وهي ثابتة على درجة ٢٠ درجة مئوية. عندما تترك المياه الملوثة لبضعة أيام داخل الهرم تصبح كما لو أنه تمت تنقيتها. تنمو النباتات في الأهرامات بشكل أسرع بكثير من الطبيعي.