Las variaciones de temperatura diurnas son mayores muy cerca de la superficie de la Tierra.
Las regiones desérticas altas suelen tener las mayores variaciones de temperatura diurnas, mientras que las zonas húmedas bajas suelen tener las menores. Esto explica por qué una zona como la llanura del río Snake puede tener temperaturas altas de 38 °C (100 °F) durante un día de verano, y luego tener bajas de 5-10 °C (41-50 °F). Al mismo tiempo, Washington D.C, que es mucho más húmedo, tiene variaciones de temperatura de sólo 8 °C (14 °F); la ciudad de Hong Kong tiene un rango de temperatura diurna de poco más de 4 °C (7,2 °F).
Mientras que el Servicio de Parques Nacionales afirmó que el récord mundial de un solo día es una variación de 102 °F (56.7 °C) (de 46 °F o 7,8 °C a -56 °F o -48,9 °C) en Browning, Montana, en 1916, el Departamento de Calidad Ambiental de Montana afirmó que Loma, Montana, también tuvo una variación de 102 °F (56,7 °C) (de -54 °F o -47,8 °C a 48 °F o 8,9 °C) en 1972. Ambos cambios de temperatura diarios extremos fueron el resultado de cambios bruscos de la masa de aire en un solo día. El suceso de 1916 fue un descenso extremo de la temperatura, resultado del aire frígido del Ártico procedente de Canadá que invadió el norte de Montana, desplazando una masa de aire mucho más cálida. El evento de 1972 fue un evento chinook, donde el aire del Océano Pacífico sobrepasó las cadenas montañosas al oeste, y se calentó dramáticamente en su descenso hacia Montana, desplazando el aire frígido del Ártico y causando un drástico aumento de la temperatura.
En ausencia de tales cambios extremos de la masa de aire, las variaciones de temperatura diurnas suelen oscilar entre 10 o menos grados en las zonas tropicales húmedas, y entre 40 y 50 grados en las zonas áridas y semiáridas de mayor altitud, como las zonas de la meseta intermontaña de los estados del oeste de EE.UU., por ejemplo Elko, Nevada, Ashton, Idaho y Burns, Oregón. Cuanto mayor es la humedad, menor es la variación diurna de la temperatura.