Северные районы Сахары характеризуются необычно большими годовыми и суточными колебаниями температуры с прохладными и даже холодными зимами и жарким летом. В южных областях лето жаркое, а зимы мягкие и сухие.
Годовая разница среднесуточных температур СЕВЕРНЫХ частей Сахары составляет примерно 20 °C. Среднемесячная зимняя температура северной части пустыни составляет +13 °C, средняя месячная температура воздуха в июле достигает +37,2 °C (Адрар), а среднесуточные температуры могут достигать +40 °C и более. Суточные колебания температуры значительны и зимой и летом. Зимой ночью почва промерзает, а в центральных горных массивах зарегистрированы ночные температуры до −18 °C. Лето жаркое, максимальная зафиксированная температура +57,8 °C (Эль-Азизия, Ливия); поверхность земли может прогреваться до +70…+80 °C
Годовая разница среднесуточных температур сухих ЮЖНЫХ тропических областей Сахары составляет около 17,5 °C. Средние температуры самых холодных месяцев примерно такие же, как и в северной части пустыни, но суточные колебания меньше. В высотных районах температура иногда падает ниже нуля — абсолютный минимум, зафиксированный в горах Тибести, составляет −15 °C. Конец весны и начало лета жаркие, воздух нередко прогревается до 50 °C.