Обычно минимальные температуры наблюдаются в приповерхностном слое вечномерзлой толщи и по мере углубления температура повышается до 0 °С на подошве Кроме того, в верхнем горизонте мерзлой толщи температура не остается стабильной во времени; она меняется в течение года, следуя за сезонами. Колебания температуры, происходящие в верхнем слое в течение года, называются сезонными колебаниями и они постепенно затухают на некоторой глубине (обычно на глубине 10–15 м от поверхности). Ниже глубины сезонных изменений температура вечномерзлой толщи остается постоянной в течение года.

Среднегодовые температуры вечной мерзлоты изменяются в широких пределах, от 0 до ?15 °С. Широтная температурная зональность мерзлоты сочетается с вертикальной поясностью в горах, где с ростом абсолютной высоты температура вечной мерзлоты понижается.

Температура вечной мерзлоты может различаться на несколько градусов в зависимости от конкретных ландшафтных и географических условий. Это связано с тем, что температурный режим зависит от многих факторов природной среды — типа растительного покрова, толщины снежного покрова и его плотности, среднегодовой температуры воздуха и континентальности климата, состава и влажности почв и пр.