氣溫日較差是日較差中研究最多，也是日較差中最重要的一個概念。氣溫日較差是指在連續24小時時段內最高溫度與最低溫度的差值。

影響氣溫日較差的因素有：緯度、季節、下墊面、地形、天氣等 。

緯度：氣溫日較差隨緯度增加而減少，這是因為一天中太陽高度角隨緯度的增高而減少。副熱帶地區氣溫日較差最大的地區。熱帶的平均日較差約12℃，溫帶的為8～9℃，極圈附近的為3～4℃。

季節：一般夏季日較差大於冬季，但最大值不在夏至。這是夏至正午太陽高度角雖然高，但夜裡持續時間較短，地面輻射冷卻不足，最低溫度不夠低的原因。中緯度地區日較差最大出現在初夏，最小出現在冬季。

下墊面：海陸表面熱力狀況差異，導致氣溫日變化差異，海洋上氣溫日較差小於陸地。

地形：凹的地形氣溫日較差大於凸的地形。一般來說，低凹地（如盆地、谷地）的氣溫日較差大於平地，平地的氣溫日較差大於凸地（如小山丘）。

天氣：陰天的氣溫日較差比晴天小，大風天的氣溫日較差較小。

地勢：離地面越近的地方，由於受到的地面的長波輻射大，氣溫日較差越大。