Sao Thiên Vương có nhiệt độ hiệu dụng là -357 độ F. Nhiệt độ thay đổi trên khắp hành tinh; nhiệt độ của đỉnh mây trung bình -371,2 độ F.
Phần nóng nhất của Sao Thiên Vương là lõi của nó, có nhiệt độ trung bình là 8.540,33 độ F. Các khối khí khổng lồ khác có nhiệt độ lõi nóng hơn tạo nên nhiệt độ thấp từ khoảng cách của các hành tinh so với mặt trời. Các nhà khoa học suy đoán rằng nhiệt độ lõi thấp trên sao Thiên Vương là do hành tinh này bị nghiêng nghiêm trọng, khiến sao Thiên Vương nằm nghiêng. Bầu khí quyển trên sao Thiên Vương là khí quyển lạnh nhất so với bất kỳ hành tinh nào trong hệ mặt trời, bao gồm cả sao Hải Vương, hành tinh xa mặt trời nhất.
