As maiores variações de temperatura diurna são muito próximas da superfície terrestre.
As maiores variações de temperatura diurna em regiões desérticas tipicamente têm as maiores variações de temperatura diurna, enquanto as áreas baixas de umidade tipicamente têm as menores. Isto explica porque uma área como a Planície do Rio Snake pode ter temperaturas altas de 38 °C (100 °F) durante um dia de verão, e depois ter baixas de 5-10 °C (41-50 °F). Ao mesmo tempo, Washington D.C., que é muito mais húmida, tem variações de temperatura de apenas 8 °C (14 °F); Hong Kong urbano tem uma amplitude térmica diurna de pouco mais de 4 °C (7,2 °F).
Apesar de o National Park Service afirmar que o recorde mundial de um dia é uma variação de 102 °F (56.7 °C) (de 46 °F ou 7,8 °C a -56 °F ou -48,9 °C) em Browning, Montana em 1916, o Departamento de Qualidade Ambiental de Montana alegou que Loma, Montana também tinha uma variação de 102 °F (56,7 °C) (de -54 °F ou -47,8 °C a 48 °F ou 8,9 °C) em 1972. Estas duas variações diárias extremas de temperatura foram o resultado de mudanças bruscas da massa de ar em um único dia. O evento de 1916 foi uma queda extrema de temperatura, resultante do ar frígido do Ártico do Canadá invadindo o norte de Montana, deslocando uma massa de ar muito mais quente. O evento de 1972 foi um evento chinook, onde o ar do Oceano Pacífico sobrepujou cadeias montanhosas a oeste, e aqueceu dramaticamente em sua descida para Montana, deslocando o ar gelado do Ártico e causando um aumento drástico da temperatura.
Na ausência de tais mudanças extremas de ar-massa, as variações de temperatura diurna normalmente variam de 10 ou menos graus em áreas úmidas, tropicais, a 40-50 graus em áreas de maior altitude, áridas a semi-áridas, tais como partes das áreas do Planalto Intermontífero dos estados do Oeste dos EUA, por exemplo Elko, Nevada, Ashton, Idaho e Burns, Oregon. Quanto maior for a umidade, menor será a variação da temperatura diurna.