La sensation thermique est la température que notre corps perçoit réellement, différente de celle affichée par le thermomètre. Deux facteurs principaux la modifient : le vent (par temps froid) et l'humidité (par temps chaud). Avec 5 °C et un vent de 40 km/h, la sensation peut être de -5 °C. Avec 32 °C et 80 % d'humidité, la sensation peut atteindre 42 °C.
Par temps froid, l'indice wind chill (facteur de refroidissement éolien) mesure comment le vent accélère la perte de chaleur corporelle. Le vent élimine la couche d'air chaud entourant la peau, exposant le corps au froid direct. Avec des sensations thermiques inférieures à -27 °C, la peau exposée peut souffrir de gelures en 10-15 minutes. Par temps chaud, l'indice de chaleur (heat index) combine température et humidité relative : une humidité élevée gêne l'évaporation de la sueur, principal mécanisme de refroidissement du corps humain.
Les deux indices sont essentiels pour la santé publique. Une sensation thermique supérieure à 40 °C est considérée dangereuse (risque de coup de chaleur) ; au-dessus de 54 °C, extrêmement dangereuse. En hiver, les bulletins météo de montagne et de zones ventées incluent toujours la sensation thermique car la température réelle ne reflète pas le risque réel d'hypothermie.