温度是影响天麻生长的首要因素。温度除了受季节的影响，也受纬度和海拔高度的影响。天麻喜欢生长在夏季凉爽、冬季又不十分严寒的环境中，对温度的反应较敏感，温度的高低会直接影响天麻的生长、产量和质量。天麻生长发育对温度的要求与产区自然温度的季节变化相适应。当春季温度开始回升、地温10~12℃时，经过冬季休眠的天麻就开始萌动生长。地温15℃以上时，生长渐趋旺盛，天麻顶端分生组织细胞迅速分裂、伸长和增大，形成大小不同的新生块茎。一般5月下旬至9月上旬，地温在20~25℃时，为天麻生长的旺盛时期。但当夏季地温持续超过30℃时，蜜环菌和天麻的生长将受到抑制，产生"乌头状"的箭麻。因此，高温季节应防暑降温。当秋末冬初，气温低于15℃时，新生天麻（块茎）的生长速度减慢，逐渐停滞，进入越冬休眠期。
天较耐寒冷。在自然条件下，随着冬季的到来，温度逐渐下降，新生天麻组织逐渐老化，天麻块茎细胞中水分减少，细胞液浓度增加，这样可以降低植物冰点，增加天麻的抗寒能力。在严寒东北地区生长的天麻对低温有较强的抵抗能力，如吉林容抚松县在海拔774.2m地区，1月份平均温度为﹣15.7℃，最低温度可达﹣34.7℃，仍有天麻分布。但在这些冰冻的环境条件下，必须长期有较厚的积雪覆盖，且雪层下天麻分布层的土壤温度不低于﹣5℃，天麻才能正常越冬。如除去积雪，天麻就会遭受冻害从而腐烂。天麻耐寒能力的强弱，还与土层内低温的稳定程度有关。耕种帮提醒：若地温变化幅度大，久暖骤寒或久寒忽热，都会影响天麻块茎的越冬安全从而发生天麻腐烂现象。
天麻具有休眠越冬的生理特性。天麻块茎进入休眠期后，如果没有满足一定的低温强度和时间，即使条件适宜，块茎也不会萌发；但若只满足低温要求而无适宜的温度条件，块茎也不会萌发。也就是说，必须既要满足低温的要求，又要满足适宜的萌发条件，天麻块茎才能正常萌发。研究表明，白麻和米麻需要1~10℃的低温经过30~60d时间才能通过休眠期，并且大小不同的种麻对低温休眠所需的低温强度和时间是不同的。大、中白麻打破休眠进入营养生长阶段，需要1~5℃低温50~60天，小白麻和米麻打破休眠进入营养生长则需要6~10℃的低温30~40天。天麻块茎越小，打破休眠进入营养生长所需的低温强度就越小，所需的时间也就越短。天麻解除休眠后萌发的快慢，亦与休眠中接受的低温条件有关。块茎在低温下处理时间越长，萌发速度越快；低温处理时间越短，萌发速度则越慢。因此，种用的天麻块茎，冬季都应保存在2~5℃的低温条件下，使其度过低温休眠期，方能转入萌发阶段。
春化作用是箭麻能正常开花结实的必要条件。所谓春化作用，是指成熟植株必须经过一定强度和时间的低温处理才能正常开花结实的现象。试验表明，箭麻一般应在3~5℃的低温条件下，藏2.5个月才能完成春化作用，顺利抽墓开花结种子。如果不满足箭麻对低温的要求，箭麻栽种后不能抽墓，即使偶有抽墓出苗，植株生长也不正常，更不能开花结实。 一般情况下，春季地温稳定到12℃以上后，箭麻的混合芽才开始萌动。地温稳定到15℃以上时箭麻开始出苗。气温稳定在18~20℃后天麻开始开花结实。不同温度对天麻种子发芽有较大影响。天麻种子萌发的最适温度为25℃,30℃以上高温影响种子发芽。但在自然情况下，天麻在5-6月种子成熟并播种，播种后正值高温季节，不利于天麻种子的萌发。因此，在天麻有性繁殖中利用温室提前育种、提前播种的方法，既可提高种子萌发率，又可延长天麻的生长期，这样可以提高秋后白麻的产量。
天麻耐高温的基点比较高。在低海拔丘陵地区。每日最高气温32~34℃的天气持续10天(240小时）对天麻的产量影响不大，而持续15天(360小时）则天麻产量会受严重影响。可见天麻越夏不仅与绝对高温的数值有关，而且与高温的持续时间有关。但在高温天气下，若遇到高湿环境条件或土中透气不良，往往导致天麻病虫害的大量发生，从而造成天麻严重减产，甚至绝收。所以耕种帮提醒在人工栽培天麻中，在夏季气温达30℃时，必须切实做好防暑降温和病虫害防治工作。