В свободной атмосфере температура с высотой убывает на 0°,6 при подъёме на каждые 100 м. Убывание температуры происходит и в горах, но здесь явление оказывается более сложным, так как на него влияет не только высота, как таковая, но и формы рельефа.
Вполне понятно, что в горах солнечная радиация интенсивнее, потому что воздух там содержит меньше пыли и водяного пара, а поглощающая толща атмосферы меньше, чем в низинах. В силу этого в горах возрастает роль коротковолновой радиации (которая в нижних слоях атмосферы, богатых влагой, особенно сильно поглощается). Обилие ультрафиолетовых лучей и является причиной того, что в горах люди быстро загорают, а цветы на горных лугах отличаются яркой окраской.
Поскольку с высотой, несмотря на увеличение напряжения радиации, температура уменьшается, последний процесс надлежит рассматривать как следствие увеличения эффективного излучения земной коры. Излучение возрастает до высоты 3 км; выше этого уровня оно вновь уменьшается, потому что температура излучающего тела — почвы — сильно падает.
Как инсоляция, так и излучение в сильной степени зависят от экспозиции склонов (в свободной атмосфере этот фактор отсутствует). Это устанавливается как прямыми, так и косвенными наблюдениями, — в частности, по характеру растительности (хотя между инсоляцией и характером растительности связь не прямая, а косвенная). Так, в западном Кавказе на северных склонах растут бук, ель, пихта, на южных — сосна; в бассейне Селенги (Забайкалье) на северных склонах наиболее высоких увалов растёт лес, а южные заняты степью.
Формы рельефа оказывают влияние на сток холодного воздуха в котловины, на характер температурных амплитуд и т. п. В вогнутых формах рельефа суточные колебания температуры велики, так как воздух находится в соприкосновении с большой поверхностью почвы и растительности, которые сильно нагреваются днём и охлаждаются ночью. На горе или холме суточная амплитуда мала, так как в течение суток эти формы рельефа хорошо вентилируются, а по ночам стекающий с них холодный воздух замещается вытесненным снизу тёплым воздухом. Плато или нагорья, если нет долин, куда мог бы стекать ночью охлаждённый воздух, по ночам, сильно остывают, днём сильно прогреваются.
В горах чрезвычайно часты температурные инверсии, особенно в зимнее время. Они бывают иногда настолько значительны, что на вершинах происходит таяние снега, а внизу господствует зимняя погода.
В Хибинах зима продолжается около 8 месяцев (с октября по май), и число дней с инверсией достигает ПО—120. Замечателен февраль 1936 г.; все его 29 дней были с инверсией. На станции Хибины-Горные, расположенной на абс. выс. 760 м на одном из западных отрогов горы Тахтарвумчорр, в среднем выводе февраль 1936 г. оказался на 6°,4 теплее, чем на расположенной на 630 м ниже (абс. выс. 130 м, на берегу оз. Имандра) станции Хибины-Опытное поле
В один из февральских дней (23/11) 1931 г. в 7 час. утра на метеорологической станции на безлесной вершине Гагринского хребта (1630 м высоты) отмечена температура +4°,1, а на дне котловины недалеко от станции и на 15—20 м ниже последней по вертикали температура была —21°,8, т. е. разница оказалась почти в 26°.