温度是生物生長最重要的環境因素之一，它不但決定了生物的纬度分布範圍，也決定了海洋生物和陸地生物的垂直分布範圍。因此，生物可分为熱帶生物、溫带生物和寒带生物，也可分为喜暖生物和喜冷生物，甚至還有熱泉生物和冷泉生物之分。例如，發現珊瑚化石時，无论發現地在哪里，都表明該地當初曾处于温暖的海洋環境中。温度的影响还記錄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季和冬季或昼夜長短的標志。更有趣的是，贝壳或脊椎动物牙齿化石的成分也清楚記錄了温度的變化。最典型的温度参数是氧同位素氧-18与氧-16的比例。当骨骼化石中氧-16含量高时，表示当时温度上升，反之則表示温度下降。此外，锰、锶等元素也能很好地指示温度的季節变化。
除了環境温度外，岩石的温度也可以通過化石得知。一种叫做牙形刺的化石，是一种蠕虫類動物的咽齿化石。它的颜色各不相同，从白色、琥珀色一直到黑色。不同的颜色與牙形刺中有機質變質程度有關，而有機質的變質程度則與岩石的温度、埋藏深度和時間都有關系。因此，牙形刺可以作為岩石的“温度計”，在石油勘探工作中起到了参考作用。