由于地貌、生物等影响，高山气温垂直变化一般每升高100米，温度降低约0.4-0.6℃，即海拔600-1200米处气温比当平原低3-6℃。
这是在大气层的对流层部分大气绝热温度的变化规律，平均每上升100米高差降温0.6°C。温度其实是分子运动撞击的结果，而分子运动也是气压产生的原因。海拔升高，空气分子密度减小，对于具有相同运动状态（速率）的分子而言，其撞击的统计效果将减弱，于是人们就感觉“温度降低”，极端的情形是，当“海拔”在大气层之上，几乎没有空气分子，那么温度就接近绝对0度。
一般来说，每升高1000米，温度下降6摄氏度左右。
当我们谈论海拔的时候，默认是谈论地球上的山体的高度，而山体都在大气层的对流层之内，所以这个问题就变成了：为什么对流层温度随高度升高而降低？首先来看一张大气层分层图以及大气层随高度变化气温变化情况图，从下到上依次为对流层（Troposphere），平流层（Stratosphere），中间层（Mesosphere），暖层（Thermosphere）：
可见，在 12 km 以下的对流层，气温确实是随着高度升高而降低的，温度梯度大约是每升高 100m 温度下降0.65℃。为什么会这样呢？
首先要明白一个事实，整个大气层的分布是高度越高，气压越低，空气越稀薄，也就是越高单位体积的气体分子越少。太阳光照到地球上，一部分（18%左右）辐射能被大气本身吸收，一部分（32%左右）被大气层以及地面反射回宇宙空间，剩下的部分（约50%）照到地球表面被水体、岩石所吸收。可见，太阳光来到地球，大气层仅吸收了18%左右，对流层又是直接接触地表的层，因此对于对流层而言，太阳辐射并不是其主要热源，地面才是。据估计，每天因为太阳辐射而增温不足1℃。
这样就不难理解了，对流层的大气温度主要是来自于地面的加热，而且海拔越高空气越稀薄，空气吸收地面热量的能力越差，自然随高度增加而温度降低。
大气对于太阳光几乎是透明的。来到地球的太阳光，有一半的能量会加热地表。另一半的能量，一部分被大气的顶面、地面和云层反射，散逸到宇宙空间，剩余的部分才被大气吸收。因此，地表附近大气会被地面加热而升温。换句话说，地表是加热大气的热源。
被地表加热温度增高的大气变轻，会上升。随着上升，大气的气压下降，发生膨胀，温度下降。这就是随着海拔高度增加气温下降的原因。所以，越接近地面气温越高，越远离地面气温越低。
此外，大气有对流运动，有风，这会在上下方向和水平方向，乃至在高纬度和低纬度之间搅动大气。结果，在地球上的不同地区，在一定的高度上，只要是同样的海拔，气温会大致相同。所以，在海拔很高的高山上，即使贴近高山的地面，气温也很低。
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