Nằm trong vành đai nội chí tuyến Bắc bán cầu, lại thừa hƣởng lƣợng bức xạ dồi đào nên Thừa Thiên Huế có nền nhiệt độ cao đặc trƣng cho chế độ nhiệt lãnh thổ vành đai nhiệt đới. Chế độ nhiệt của Thừa Thiên Huế không những thay đổi theo mùa do tác động của hoàn lƣu khí quyển, mà còn phân hóa theo vị trí, đặc điểm độ cao địa hình.
Nhiệt độ trung bình năm ở lãnh thổ giảm từ Đông sang Tây, nhiệt độ trung bình năm từ 24 - 25°C ở đồng bằng và gò đồi thấp hơn 100m giảm xuống 20 - 22°C khi lên cao 500 - 800m và dƣới 18°C tại núi cao trên 1.000m.
Ở Thừa Thiên Huế biến trình nhiệt độ hàng năm thuộc dạng biến trình nhiệt đới gió mùa với một cực đại mùa hè (tháng 6 hoặc tháng 7) và một cực tiểu về mùa đông (tháng 1). Cực tiểu tháng 1 thƣờng có nhiệt độ trung bình 20°C ở đồng bằng, dƣới 18°C nơi có độ cao trên 400m. Cực đại xảy ra trong tháng 6 hoặc 7 với nhiệt độ trung bình trên 29°C ở đồng bằng và 25°C tại vùng núi cao trên 500m.
Sự chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa các tháng mùa đông lớn hơn biên độ dao động nhiệt độ mùa hè, trong đó chênh lệch nhiệt độ lớn nhất giữa các tháng gần nhau cũng không vƣợt quá 3°C. Từ tháng 11 đến tháng 12 nhiệt độ giảm nhanh nhất, còn từ tháng 3 đến tháng 4 nhiệt độ tăng nhanh hơn. Diễn biến nhiệt độ lớn nhất thƣờng rơi vào thời kỳ chuyển tiếp từ gió mùa Đông Bắc sang gió mùa Tây Nam và ngƣợc lại. Biên độ năm của nhiệt độ (chênh lệch nhiệt độ trung bình giữa tháng lạnh nhất và tháng nóng nhất) cũng giảm theo độ cao mặt đất, thƣờng dao động trong khoảng từ 9 - 10°C ở đồng bằng duyên hải xuống tới 8°C tại vùng núi, thấp hơn các tỉnh phía Bắc và cao hơn các tỉnh phía Nam. Ngoài ra, nơi nào chịu ảnh hƣởng gió mùa đông Đông Bắc, gió mùa hè Tây Nam khô nóng thì biên độ năm của nhiệt độ còn lớn hơn [50].