Meteoroloģijā gaisa temperatūru mēra aptuveni 2 m augstumā virs zemes, lai to minimāli ietekmētu augsnes temperatūra un virszemes starojuma apmaiņa. Mērījumi tiek veikti ēnā vai speciālās meteoroloģiskajās būdiņās ar ventilāciju, lai tiešie saules stari nesildītu termometru.
Gaisa temperatūra mainās diennakts un gada griezumā, atkarībā no Saules radiācijas intensitātes, mākoņu segas, vēja ātruma, gaisa mitruma, reljefa un ģeogrāfiskās atrašanās vietas. Tā ir viens no būtiskākajiem parametriem laikapstākļu un klimata raksturošanai.
Ilgtermiņa gaisa temperatūras novērojumi ir svarīgi klimata pārmaiņu un globālās sasilšanas izpētē, jo tie sniedz informāciju par Zemes klimata sistēmas tendencēm un variācijām.
