Největší vliv na teplotu vzduchu má nadmořská výška, čím je území položeno výše, tím se teplota snižuje, průměrný roční klimatický teplotní gradient je 0,61 °C/100 m, v zimě 0,5 °C/100 m, v létě až 0,75 °C/100 m. Průměrná roční teplota je přibližně od 0 °C (Sněžka) až 11, 5 °C (Praha) či kolem 10 °C (jižní Morava). Absolutní maximum 40,4 °C, které bylo naměřeno 20. srpna 2012 na stanici Dobřichovice a překonalo hodnotu 40,2 °C ze dne 27. července 1983 v Praze -Uhříněvsi. Absolutní minimum teploty vzduchu nebylo překonáno již několik desetiletí, jeho hodnota je -42,2 °C (Litvínovice u Českých Budějovic 11. února 1929); na druhý den vyšly v novinách články s titulky typu „Noc, co zničila české ovocnářství“.
Zejména od 80. let 20. století pozorujeme jednoznačný trend nárůstu teploty vzduchu. Poslední normál 1991–2020 byl pak teplejší o 1,8 °C, než bylo obvyklé v 19. století. Dekáda 2011–2020 byla pak nejteplejší za dobu měření a rychlost mezidekádního nárůstu teploty vzduchu byla dvakrát vyšší než v předchozích dekádách. Nejteplejší roky byly 2023, 2018, 2019, 2014 a 2015.
Průměrná teplota v České republice v letech 1991–2020 byla 8,4 °C. Mezi nejteplejší oblasti republiky patří Znojemsko, Břeclavsko a Hodonínsko. Vysoké teploty jsou pozorovány i v Praze či Brně, kde působí i tepelný ostrov města. Praha Klementinum a Praha Karlov jsou dokonce nejteplejšími stanicemi v České republice. Nejteplejším měsícem je červenec, naopak v lednu jsou teploty nejnižší.
V České republice pozorujeme statisticky významný nárůst teplot vzduchu. Nejrychleji se oteplují letní měsíce (0,5 °C / 10 let, období 1961–2023) a nejméně podzimní měsíce, které ještě do roku 2010 nevykazovaly trend nárůstu teplot, ale to se v poslední dekádě změnilo. Celá republika se za posledních 63 let (1961-2023) oteplila o 2,4 °C. Nejvíce se zvýšila teplota oproti 60. letům minulého století v létě, a to o 3,2 °C, zatím co v zimě o 3 °C. Na jaře a na podzim jsou změny menší, a to o 2,0 respektive 1,6 °C. Z jednotlivých měsíců se nejvíce oteplil srpen a leden. Poté červenec, prosinec a červen. S výjimkou změny teplot v měsíci únoru jsou změny statisticky významné. V rámci území ČR nepozorujeme zásadní prostorové změny v oteplení. Nejpomaleji rostou teploty na Šumavě a okolí.