体温调节（thermoregulation），指温度感受器接受体内和外在环境温度的刺激，通过体温调节中枢的活动，引起内分泌腺、骨骼肌、皮肤血管和汗腺等组织和器官活动的改变使人体体温维持恒定的过程。
人体的体温是恒定的，其内在温度约维持在37℃左右，也就是所谓核心温度（core body temperature），通常指人体的直肠温度，位于人体的内部中心，绕着脏器，其外围就是体壁与皮肤。
体温若高到41～42℃（如：剧烈运动、发烧）时，体内许多蛋白质分子（尤以酵素分子对生命非常重要）会很快地分解，而细胞内许多代谢反应却需要在恒定的温度下才能顺利地进行，酵素是代谢过程的重要催化剂，没有了酵素，细胞也就无法进行代谢作用。
内温动物(旧称恒温动物)，通常是指鸟类和哺乳类，它们的下视丘内有体温调节中枢，具有自行调节体温的功能，通常体表具有良好的保温构造，例如：羽毛、毛发。
内温动物在天气炎热或激烈运动时，皮肤的血管会扩张，使血液量增加，加速体热在体表散失，食欲也同时减少，以减少热量产生。有时，内温动物的汗腺分泌量增加促使体热快速散失。另外，呼气、排泄及排遗也可散失一部分的体热。
内温动物在天气寒冷时，皮肤的血管会收缩，使血液量减少，抑制体热在体表散失的速度，食欲也同时增加，配合甲状腺分泌甲状腺素的量增加，加速细胞的呼吸作用，以加速热量产生。有时，内温动物的肌肉会不自主地颤抖，皮肤表层产生“鸡皮疙瘩”，以增加体热。
外温动物(旧称变温动物)，通常是指鱼类、两生类和爬虫类等动物，由于缺乏体温调节中枢，无法自行调节体温，因此体温会随着外界环境温度改变而有明显的变动。
外温动物在环境温度大幅改变时，会更换栖息地或休眠的外在行为协助体温不至于变化过大，例如：天气炽热时，它们会躲在阴凉处避免体温过高；天气寒冷时，它们会外出晒太阳，以获取热量。
植物的体温过高时，叶绿素会被破坏而成白色，即“叶片白化”。因此植物也须进行体温调节。
植物可借由蒸散作用将过多的体热带走，叶片的角质层可以反射阳光，以减少热的吸收。
