Der Begriff „Temperaturvariabilität“ bezeichnet Schwankungen der Temperaturen im Tages- oder Jahresverlauf. Langfristige Änderungen haben in erster Linie Effekte auf Land- und Forstwirtschaft. Extreme Temperaturunterschiede, insbesondere im Tagesverlauf, können sich aber auch negativ auf Baumaterialien oder Infrastruktur auswirken, z. B. auf Straßenbeläge oder Schienen. Der schädliche Einfluss auf Gebäude ist eher gering. Jedoch werden in Regionen mit hohen Temperaturschwankungen Materialien (wie z. B. Verkleidungen, Fensterrahmen, Dichtungen) stärker beansprucht und können somit anfälliger für beispielsweise Hagelschäden werden.
Häufig geht der Anstieg der Durchschnittstemperaturen mit Temperaturextremen und damit auch mit einer erhöhten Temperaturvariabilität einher. Das bedeutet, dass in Regionen mit einem starken Anstieg der Durchschnittstemperaturen auch die Temperaturvariabilität zunehmen wird (z. B. im Mittelmeerraum in Europa).