Una isla de calor, según la Agencia Estatal de Meteorología, es un área urbana significativamente más cálida que su entorno rural circundante, como consecuencia de las construcciones y actividades humanas. Este efecto está asociado a los cambios en la superficie ligados a la urbanización, que alteran la escorrentía y disminuyen la humedad del subsuelo, y a los efectos de los materiales de construcción (como el asfalto y el hormigón) en la retención de calor. También juegan un papel importante la modificación del albedo superficial —causada por la retención de la radiación saliente en las edificaciones—, así como los cambios en la composición atmosférica por emisiones de gases y partículas. Finalmente, hay un factor añadido, que es el calor antropogénico —procedente de sistemas de climatización, motores, etc.— que, según algunos estudios, puede llegar a ser incluso del mismo orden de magnitud que el calor recibido por radiación. 

Debido a este efecto de isla de calor, la temperatura media anual en grandes zonas urbanas (ciudades de más de un millón de habitantes) puede ser 1 o 2 ºC superior a la del entorno y, en noches con viento en calma y cielo despejado, la diferencia de temperatura entre el centro de la ciudad y las zonas rurales del entorno puede superar los 10 ºC. Aunque también se observa en las temperaturas máximas, en las temperaturas mínimas es en las que más se acusa el efecto de isla de calor urbana.