温度是对生物生长最具影响的环境因素，不仅控制着生物的纬度分布范围，而且还决定了海洋生物和陆生生物垂直方向上的分布范围。因此，生物可以划分为热带生物、温带生物和寒带生物，也可以分为喜暖生物和喜冷生物，甚至还有热泉生物和冷泉生物之分。例如，发现珊瑚化石时，无论发现地在何处，都表明该地当初曾处于温暖的海洋环境。温度的影响还记录在生物骨骼或其他硬体化石中，骨骼生长环的宽窄变化就是夏冬季节或日夜长短的标记。更有趣的是，壳体或者脊椎动物的牙齿化石的成分也清晰地记录了温度的变化。最典型的温度参数就是氧同位素氧-18与氧-16的比值。当骨骼化石中氧-16含量高时，表示当时温度上升，反之则表示温度下降。另外，锰、锶等元素也能很好地指示温度的季节性变化。
除了环境的温度，岩石的温度也可以由化石得知。有一种化石叫牙形刺，是一种蠕虫类动物的咽齿化石。它的颜色不一，从白色、琥珀色一直到黑色。不同的颜色与牙形刺中有机质变质的程度相关，而有机质的变质程度则与岩石的温度、埋藏深度以及时间都有关系。因此，牙形刺可以作为岩石的“温度计”，在勘探石油的工作中起到参考作用。