Temperatura powietrza – jeden z podstawowych elementów meteorologicznych, określający stan cieplny atmosfery.
Dane o temperaturze powietrza zbierane są przez stacje meteorologiczne. Pomiaru dokonuje się na wysokości 2 m nad gruntem za pomocą termometru, osłoniętego przed bezpośrednim promieniowaniem słonecznym w klatce meteorologicznej. Osobnymi termometrami dokonuje się pomiaru temperatury maksymalnej i minimalnej – odpowiednio termometrami maksymalnym i minimalnym. Temperaturę podaje się w stopniach Celsjusza [°C], Fahrenheita [°F] lub kelwinach [K].
Różnica między najwyższą a najniższą temperaturą w danym okresie to amplituda temperatury powietrza.
Amplituda temperatury może być dobowa lub roczna. Amplituda temperatury jest cechą dość charakterystyczną dla określonych miejsc na kuli ziemskiej. Średnia roczna amplituda temperatury jest jednym z kryteriów wydzielenia stref klimatów kontynentalnego i oceanicznego.
Ponadto mierzona jest także temperatura przy gruncie na wysokości 5 cm.