高溫下作物光合速率降低的原因是因為光合過程中的暗反應是由酶所催化的化學反應，因而受溫度影響。

光合作用有一定的溫度範圍和三基點。光合作用的最低溫度(冷限)和最高溫度(熱限)是指該溫度下表觀光合速率為零，而能使光合速率達到最高的溫度被稱為光合最適溫度。光合作用的溫度三基點因植物種類不同而有很大的差異。如耐低溫的萵苣在5℃就能明顯地測出光合速率，而喜溫的黃瓜則要到20℃時才能測到；耐寒植物的光合作用冷限與細胞結冰溫度相近；而起源於熱帶的植物，如玉米、高粱、橡膠樹等在溫度降至10～5℃時，光合作用已受到抑制。低溫抑制光合的原因主要是低溫時膜脂呈凝膠相，葉綠體超微結構受到破壞。此外，低溫時酶促反應緩慢，氣孔開閉失調，這些是光合受抑的原因。

C4植物的熱限較高，可達50～60℃，而C3植物較低，一般在40～50℃。乳熟期小麥遇到持續高溫，儘管外表上仍呈綠色，但光合功能已嚴重受損。產生光合作用熱限的原因：一是由於膜脂與酶蛋白的熱變性，使光合器官損傷，葉綠體中的酶鈍化；二是由於高溫刺激了光暗呼吸，使表觀光合速率迅速下降。晝夜溫差對光合淨同化率有很大的影響。白天溫度高，日光充足，有利於光合作用的進行；夜間溫度較低，降低了呼吸消耗，因此，在一定溫度範圍內，晝夜溫差大有利於光合積累。