La température potentielle (θ) élimine l'effet de l'altitude sur la température : en « amenant » la parcelle à 1 000 hPa (compression adiabatique), toutes les parcelles se comparent à conditions égales. Si θ est constante avec l'altitude, l'atmosphère est neutre ; si elle augmente, elle est stable.
Elle est fondamentale dans les sondages et modèles numériques pour identifier les masses d'air : l'air polaire a un θ bas (~270-280 K) et le tropical un θ élevé (~310-330 K). La température potentielle équivalente (θe) ajoute l'effet de la chaleur latente et est le paramètre idéal pour tracer les masses d'air humide et identifier l'instabilité convective.