Тепловой обмен считают основным и ведущим энергетическим процессом в отношениях организма и среды. Температура определяет состояние тел и все важнейшие явления природы. У насекомых температура тела и все происходящие в нем химические реакции зависят от температуры окружающей среды, от поглощения и отражения лучистой энергии солнца покровами тела.
Основное значение температуры в жизни насекомых отразилось в бесконечном разнообразии их внешнего облика — величине, форме, окраске. Мелкие насекомые имеют менее постоянную температуру тела, чем крупные.
Температуру тела хорошо сохраняет густой волосяной покров, а различная скульптура кожных покровов (бугорки, шипики, гребни) способствует усилению теплоотдачи.

Окраска покровов тела имеет огромное значение в регулировании температуры тела насекомого. В прохладном и влажном климате насекомые имеют обычно темную окраску (черная, коричневая или темно-серая), в сухом и жарком  более светлую (белая, желтая, оранжевая, светло-серая). Серебристые или золотистые волоски усиливают отражение сильных потоков лучей. Экспериментально доказано, что светлая форма поглощает больше тепла и меньше влаги, а темная (например, у озимой совки) при более низких температурах  меньше, что объясняет явление сезонного диморфизма. Температура влияет на пигментацию и цвет обусловлен условиями метаболизма.

Если насекомое находится в состоянии покоя, то вследствие испарения с поверхности тела температура его на 2—3 °С ниже окружающей. При работе мышц (в полете) температура резко повышается. Например, у летящей азиатской саранчи при 30— 37 °С температура тела на 17—20 0С выше, а у сидящей не поднимается выше температуры окружающей среды. Теплоотдача регулируется через испарение воды с поверхности тела и при дыхании. Так, живые чернотелки на солнце нагреваются меньше, чем мертвые (разница 2—9°С).

Различные виды реагируют на температуру среды неодинаково: одни из них эвритермны, т. е. выносливые к воздействию температуры (комнатная муха), другие — стенотермны,  развиваются в узко ограниченном диапазоне температур (обыкновенный сосновый пилильщик).

Активность насекомых ограничена определенными температурными границами: верхним и нижним порогом развития. Например, зимняя пяденица активна осенью при температуре 5—8 °С, тогда как другие насекомые в это время впадают в оцепенение  анабиоз (замедление жизненных функций в результате охлаждения), после чего может наступить смерть, так как частично связанная вода в коллоидах белков превращается в лед.

Верхний порог развития не превышает 40 °С. Выше этого предела насекомые впадают в тепловое оцепенение (диапаузу), что является гарантийной адаптацией вида.

При повышении температуры тела до 50 °С бабочки, живущие открыто, под влиянием солнечной радиации теряют до 30 % массы. В результате развитие половых продуктов приостанавливается. Таким образом, жизнь насекомых и темпы их размножения, как и других животных с непостоянной температурой тела, находится в прямой зависимости от температуры окружающей среды.

Активная жизнь насекомых, их рост, морфогенез начинаются при достижении порога развития, или физиологического нуля. У разных видов он различен и варьирует от 15 °С до минус 7 °С. Гусеницы соснового шелкопряда развиваются при температуре 4 °С, сосновые древесинники начинают лет при 8 °С, а личинки мягкотелок, стафилинов ползают по снегу при температуре минус 3 °С; пчелы без запасов меда в зобике погибают через несколько дней при температуре 0 °С.

Следовательно, развитие насекомых протекает при температуре 10—35 °С. Наиболее благоприятна (оптимум) температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимум  это нормальная средняя температура для развития, при которой достигается минимальная смертность, устойчивая плодовитость и средние темпы развития. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой. Так, для саранчи Палестины оптимум 60 °С, для тли  минус 7,2 °С.

С повышением температуры быстрее протекает эмбриональное и постэмбриональное развитие, созревание всех стадий, половых продуктов, ускоряются все процессы метаболизма.
Ускорение развития насекомых с повышением температуры окружающей среды объясняется, во-первых, непостоянством температуры тела насекомых и значительной ее зависимостью от температуры среды и, во-вторых, более быстрым протеканием всех химических процессов при более высоких температурах.

Например, божья коровка при температуре 27 °С развивается около 16 дней, а при температуре 22 °С — 30 дней.

Выше температуры 40 °С наступает тепловое оцепенение (диапауза), а температура 52 °С является летальной, т. е. насекомое гибнет, так как коллоиды белков свертываются.
Известно, что при температуре 0 °С вода превращается в лед. Насекомые же выдерживают более низкие температуры, поскольку соки их тел представляют собой не чистую воду, а раствор разных веществ и коллоиды протоплазмы в клетках и межклетниках могут связывать воду, препятствуя ее замерзанию.

При достижении некоторого температурного предела, критической точки (—12°С), до которого соки тела насекомого могут переохлаждаться без образования кристаллов льда, происходит освобождение скрытой энергии, и температура тела насекомого быстро, скачкообразно повышается почти до 0 °С.

Повышение температуры тела  это последняя защитная реакция организма, которая может спасти его от гибели. После этого начинается замерзание соков тела и при снижении температуры до уровня, при котором произошло освобождение скрытого тепла, наступает смерть насекомого. Температурную зону, лежащую между критической точкой (—12 °С) и точкой гибели насекомого, называют зоной анабиоза.
Доказана способность насекомых к переохлаждению, что зависит от их физиологической подготовленности к холоду.