Die Temperatur ist der Umweltfaktor, der den größten Einfluss auf das Wachstum von Lebewesen hat. Sie bestimmt nicht nur die geografische Verbreitung von Lebewesen, sondern auch ihre vertikale Verteilung in Meeres- und Landökosystemen. Daher können Lebewesen in tropische, gemäßigte und polare Arten unterteilt werden, ebenso wie in wärme- und kälteempfindliche Arten oder sogar in Thermalquellen- und Kaltwasserquellen-Organismen. Wenn zum Beispiel Korallenfossilien gefunden werden, zeigt dies immer, dass sich der Fundort damals in einer warmen Meeresumgebung befand. Die Auswirkungen der Temperatur sind auch in den Knochen oder anderen Hartgewebe-Fossilien dokumentiert, wobei die Breite der Wachstumsringe ein Hinweis auf die Jahreszeiten oder die Tages- und Nachtlänge ist. Noch interessanter ist, dass die Zusammensetzung von Muschelschalen oder Zähnen von Wirbeltieren fossilen Tieren auch einen klaren Hinweis auf Temperaturveränderungen liefert. Der typischste Temperaturparameter ist das Verhältnis von Sauerstoffisotopen O-18 zu O-16. Ein hoher Anteil von O-16 in Knochenfossilien zeigt einen Anstieg der Temperatur an, während ein niedriger Anteil einen Rückgang der Temperatur anzeigt. Darüber hinaus können Elemente wie Mangan und Strontium auch saisonale Temperaturänderungen gut anzeigen.
Neben der Umwelttemperatur kann auch die Temperatur von Gesteinen anhand von Fossilien ermittelt werden. Eine Art von Fossilien sind Zähne von Trilobiten, fossile Zähne von Würmern. Sie haben unterschiedliche Farben, von weiß über bernsteinfarben bis hin zu schwarz. Die verschiedenen Farben hängen mit dem Grad der Verwesung des organischen Materials in den Zähnen zusammen, und der Grad der Verwesung hängt wiederum von der Temperatur des Gesteins, der Tiefe der Vergrabbung und der Zeit ab. Daher können Trilobiten als „Thermometer“ für Gesteine dienen und bei der Ölexploration als Referenz dienen.