Nas adaptações ao frio, as arteríolas da pele se contraem (vasoconstrição superficial), diminuindo a chegada de sangue na superfície, e quanto menos sangue chega à pele, menos calor é dissipado (a vasoconstrição superficial permite a retenção de calor).
Além disso, o sistema nervoso simpático determina a contração do músculo eretor dos pêlos, nos mamíferos, estruturas que atuam como isolantes térmicos. O eriçamento (ou "arrepio") aumenta a eficiência do isolamento, criando ao redor do corpo um "bolsão de ar" entre os pêlos. Quanto mais pêlos o animal tiver, mais eficaz será esse sistema de proteção.
Ambientes frios também estimulam a geração de calor. Há uma nítida elevação do tônus muscular, os músculos ficam mais tensos e chegam mesmo a tremer. Os tremores são uma forma importante de aumentar a geração de calor e aquecer o corpo.
O aumento na geração de calor ainda pode ser obtido pela elevação na taxa metabólica. No frio, a hipófise aumenta a secreção de TSH e a de ACTH, que estimulam a produção de tiroxina e de cortisol pela tireóide e pela adrenal, respectivamente. A tiroxina eleva a taxa metabólica e o cortisol aumenta a oferta de ácidos graxos e de carboidratos, elevando a capacidade de geração de calor. A adrenalina também é liberada em maior quantidade, no frio intenso, com efeitos semelhantes aos desses dois outros hormônios.
Em termos das adaptações ao calor, ocorre vasodilatação das arteríolas da pele, aumentando a quantidade de sangue que a ela chega, e a quantidade de calor que pode ser por ela dissipada. Nesses ambientes, as glândulas sudoríparas passam a secretar mais suor, que é lançado na superfície da pele. A evaporação da água do suor requer energia, retirada então do corpo, que esfria.
Há outros mecanismos como a ofegação (com perda de calor pela língua, como é o caso dos canídeos, felideos e outros grupos), além de adaptações específicas como as de animais de desertos que podem incluir sistemas especiais de resfriamento do sangue nos focinhos, mecanismos de armazenamento de água etc.
No calor, a secreção de ACTH e de TSH, pela hipófise, diminui, e a taxa metabólica mantém-se baixa, diminuindo a geração de calor. Há aumento na liberação de ADH, pela neuro-hipófise, o que aumenta a reabsorção de água, pelos rins, e diminui o volume urinário. Com isso, o organismo se torna capaz de reter, no corpo, a preciosa água que poderá ser perdida na transpiração.
