Στη μετεωρολογία, ο όρος «ισόθερμος» αναφέρεται σε μια γραμμή περιγράμματος που συνδέει σημεία σε έναν μετεωρολογικό χάρτη που έχουν ίσες θερμοκρασίες σε μια δεδομένη στιγμή. Ακριβώς όπως οι γραμμές περιγράμματος στους τοπογραφικούς χάρτες χρησιμοποιούνται για να δείξουν υψομετρικές κλίσεις, οι ισόθερμες χρησιμοποιούνται για να δείξουν τις κλίσεις της θερμοκρασίας. Οι ισόθερμες συνήθως εμφανίζονται σε διαστήματα πέντε ή 10 μοιρών στους χάρτες. Οι διαφορές θερμοκρασίας που οριοθετούν συχνά υποδεικνύονται με διαφορετικά χρώματα.
Η καμπύλη μιας ισόθερμης διαμορφώνεται από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας σε όλη την περιοχή που χαρτογραφείται. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία περιλαμβάνουν το υψόμετρο, την παρουσία υδάτινων σωμάτων, τα ωκεάνια ρεύματα και το γεωγραφικό πλάτος. Οι ορεινές περιοχές με υψηλότερο υψόμετρο είναι συνήθως ψυχρότερες από τις χαμηλότερες περιοχές, με αποτέλεσμα οι ισόθερμες γύρω από αυτές τις περιοχές να καμπυλώνονται απότομα. Οι ισόθερμες καμπυλώνονται επίσης στα όρια ωκεανού-στεριάς λόγω της μετριαστικής επίδρασης που έχουν οι ωκεανοί στις ακραίες θερμοκρασίες. Οι ωκεανοί έχουν υψηλότερη ειδική θερμότητα από την ξηρά, που σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη θερμότητα ή κρύο για να αυξηθεί ή να μειωθεί η θερμοκρασία τους, επομένως οι θερμοκρασίες στα μέσα των ωκεανών τείνουν να είναι πιο σταθερές από τις θερμοκρασίες στην ενδοχώρα.
Η θερμοκρασία μειώνεται όσο αυξάνεται το γεωγραφικό πλάτος, έτσι οι ισόθερμες γενικά δείχνουν μια σταθερή κλίση καθώς κάποιος κινείται προς τους πόλους. Ο Αρκτικός Κύκλος ορίζεται συχνά χρησιμοποιώντας την ισόθερμη Ιουλίου 50 βαθμών Φαρενάιτ (10 βαθμοί Κελσίου). Αν και αυτή η ισόθερμη μετατοπίζεται με βάση τους κλιματικούς παράγοντες, συνήθως καμπυλώνεται στα ανώτερα μέρη της Ρωσίας και του Καναδά κατά τη διάρκεια του μήνα Ιουλίου, κυκλώνοντας τον Βόρειο Πόλο.
Η ισοθερμική κλίση μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με την εποχή του χρόνου. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, υπάρχει μια ευρύτερη διακύμανση της ηλιακής ακτινοβολίας, άρα και της θερμοκρασίας, μεταξύ χαμηλών και μεγάλων γεωγραφικών πλάτη. Αυτό σημαίνει ότι η κλίση της ισοθερμικής βαθμίδας τους χειμερινούς μήνες είναι παγκοσμίως «πιο απότομη» από ό,τι το καλοκαίρι και οι ισόθερμες σε έναν χάρτη θα εμφανίζονται πιο κοντά μεταξύ τους. Με άλλα λόγια, η μεταβολή της θερμοκρασίας σε όλη την απόσταση από τον ισημερινό στον πόλο είναι μεγαλύτερη το χειμώνα παρά το καλοκαίρι.
Η ισόθερμη των 32 βαθμών Φαρενάιτ (0 βαθμοί Κελσίου) είναι ένας σημαντικός μετεωρολογικός δείκτης. Αυτή η ισόθερμη έχει μεγάλη σημασία για τις μετεωρολογικές προβλέψεις, επειδή δείχνει τη γραμμή θερμοκρασίας στην οποία η βροχή θα παγώσει σε χιονόνερο ή χιόνι. Ακολουθώντας αυτή την ισόθερμη σε διαφορετικές ατμοσφαιρικές πιέσεις, οι μετεωρολόγοι μπορούν να προβλέψουν την κίνηση και τη συσσώρευση βροχοπτώσεων σε μια δεδομένη περιοχή.
Η διαδικασία που προκαλεί συννεφιά και περιστασιακά ακραία καιρικά φαινόμενα είναι γνωστή ως μεταφορά θερμοκρασίας. Η άνοδος της θερμοκρασίας εμφανίζεται σε περιοχές που είναι βαροκλινικές, που σημαίνει ότι οι άνεμοι πνέουν κατά μήκος της ισόθερμης κλίσης. Η ψυχρή προσαγωγή συμβαίνει όταν ο ψυχρός αέρας μεταφέρεται μέσω ισόθερμων σε θερμότερες περιοχές και η θερμή έλξη συμβαίνει όταν ο θερμός αέρας μεταφέρεται σε ψυχρότερες περιοχές.