Nhiệt độ không khí là mức độ nóng hoặc lạnh của không khí và còn là thước đo lường động năng trung bình của các phân tử trong không khí, được biểu thị bằng đơn vị hoặc độ được chỉ định trên thang đo chuẩn. Cụ thể hơn, nhiệt độ không khí mô tả động năng, hay năng lượng chuyển động của các khí tạo nên không khí. Khi các phân tử khí di chuyển nhanh hơn, nhiệt độ không khí sẽ tăng lên.

Khái niệm nhiệt độ không khí là một trong những thuật ngữ được đề cập thường xuyên bởi các nhà nghiên cứu môi trường và dự báo thời tiết. Bởi vì con người cũng như hàng hóa và sản phẩm đôi khi phản ứng rất nhạy cảm với các giá trị nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp.

Nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và sinh sản của thực vật và động vật, với nhiệt độ ấm hơn sẽ giúp thúc đẩy tăng trưởng sinh học. Nhiệt độ không khí cũng ảnh hưởng đến gần như tất cả các thông số thời tiết khác. Ví dụ, nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến tốc độ bay hơi, độ ẩm tương đối, tốc độ và hướng gió, và các hiện tượng kết tủa của thời tiết chẳng hạn như trời sẽ mưa, tuyết hoặc mưa đá.

Ngoài ra, nhiệt độ không khí còn là một trong 3 yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thời tiết. Thời tiết khí hậu và nhiệt độ không khí cùng với áp suất và mật độ không khí có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, Khi các phân tử ấm lên, chúng sẽ di chuyển và va vào nhau nhiều hơn, tạo ra áp lực không khí mạnh hơn cũng như mật độ không khí sẽ dày hơn.