高原温差大的根本原因是海拔高。高原平均海拔4000米以上，导致高原地面上空空气稀薄，水汽、尘埃含量也少，白天，太阳辐射到达地面过程中，不仅通过大气路程短（比平原地区），且稀薄的气体对其削弱作用也少，因此，地面得到的太阳辐射多，气温相对较高，（但由于高原上空空气稀薄，吸收地面辐射能力弱，与同纬度平原地区相比，气温仍是低的）；夜里，因稀薄的气体对地面的保温作用弱，气温则迅速下降
为什么在更高的海拔会更冷？我们可以从三个方面解释这个问题:
1.温度与空气体的关系
在热力学中，我们用大量分子的平均动能和分子数量来表示温度。也就是说，环境温度越高，环境中分子数运动的平均动能越大，或者分子越多(分子间碰撞的频率越高)，反之亦然。这是为什么？如果我们用水银温度计测量环境温度，环境中分子数量的平均动能越大或分子越多，大量分子对水银温度计的影响就越频繁。由于热传导，这也将增加温度计的温度指示器，从而使我们相信环境中分子数量的平均动能越大或分子越多，环境温度越高。
2.海拔与空气体的关系
一般来说，当我们说一个地方的高度时，我们指的是这个地方相对于海平面的高度。因此，海拔越低，就越接近海平面的垂直高度(也接近地球中心)，海拔越高，海平面的垂直高度就越高(也远离地球中心)。有趣的是，空气体中分子数量的分布与海拔高度有关(本质上，分子数量的分布与离地球中心的距离成反比)。高海拔的分子数量比低海拔的少，分子数量决定环境温度。因此，海拔高度显然与温度有关。
3.海拔与温度的关系
现在，我们已经知道了空气体中分子之间的“怨恨”以及温度和高度。因此，根据以上分析，我们得出以下结论:海拔越高，大气压越低，即分子越少(分子间碰撞频率低)，温度相对越低；海拔越低，大气压力越高，即分子越多(分子间碰撞频率高)，温度相对越高。一般来说，海平面每上升100米，气温就会下降0.6摄氏度。因此，如果旅游区的脚和山顶之间的高度差是1000米，我们应该多注意——，带足够的衣服！
地球的热量主要来自于太阳照射。太阳光只有照射到物体时才能携带的能量传递给物体。
太空没有物质，空气中的物质很少。所以获得的太阳的能量也就少。太阳只有照射到地面时地面因为获得能量而升温。所以，地球上，大气的温度随高度降低，在大气边缘温度接近绝对零度。所以越高越凉快。
另一个重要原因，是地球有一层厚厚的大气层，使得地面获得的热量不易散热，低层的空气密度大被地面加热和从太阳光获得的能量也比高层要多所以低层温度高。
