La température est le facteur environnemental le plus influent sur la croissance des organismes vivants. Elle contrôle non seulement la répartition géographique des organismes, mais également leur répartition verticale dans les océans et sur terre. Par conséquent, les organismes peuvent être classés en organismes tropicaux, tempérés et arctiques, ainsi qu’en organismes thermophiles et cryophiles, voire en organismes des sources chaudes et des sources froides. Par exemple, la découverte de fossiles de coraux, où qu’ils soient trouvés, indique que l’endroit où ils se trouvent se trouvait autrefois dans un environnement marin chaud. L'impact de la température est également enregistré dans les os ou autres fossiles durs, où les variations de largeur des anneaux osseux indiquent les saisons estivales et hivernales ou la durée du jour et de la nuit. Plus intéressant encore, la composition des coquilles ou des dents fossiles de vertébrés enregistre clairement les variations de température. Le paramètre de température le plus typique est le rapport entre l’isotope d’oxygène O-18 et O-16. Lorsque la teneur en O-16 dans les os fossiles est élevée, cela indique une augmentation de la température, et inversement, une baisse de la température. De plus, des éléments tels que le manganèse et le strontium peuvent également indiquer les variations saisonnières de la température.
Outre la température de l’environnement, la température des roches peut également être déterminée à partir de fossiles. Il existe un type de fossile appelé conodonte, qui est un fossile de dents pharyngiennes d’un type d’animal ressemblant à un ver. Sa couleur varie du blanc à l’ambre et au noir. Différentes couleurs sont associées au degré de dégradation de la matière organique dans les conodontes, et le degré de dégradation de la matière organique est lié à la température des roches, à la profondeur d’enfouissement et au temps. Par conséquent, les conodontes peuvent servir de « thermomètres » pour les roches et constituer une référence utile dans l’exploration pétrolière.