Una isoterma (del griego isos «igual» y therme «calor») es una línea trazada en un mapa meteorológico o climático que conecta todos los puntos con la misma temperatura. Es el equivalente térmico de la isobara (presión) y la isoyeta (precipitación).
Las isotermas se trazan típicamente cada 2 o 5 °C y permiten visualizar de un vistazo la distribución espacial de la temperatura: las zonas donde las isotermas están muy juntas indican un gradiente térmico fuerte (por ejemplo, un frente frío) y las zonas donde están separadas indican una temperatura relativamente uniforme. En los mapas de superficie, las isotermas siguen aproximadamente las latitudes pero se deforman por la altitud, la cercanía al mar y las corrientes oceánicas.
En meteorología sinóptica, la isoterma de 0 °C es especialmente importante: define la altitud a la que la precipitación cambia de lluvia a nieve (la cota de nieve suele estar 200-400 m por debajo de la isoterma de 0 °C). Los mapas de isotermas en altura (850 hPa, ~1.500 m) se usan para identificar masas de aire y predecir temperaturas en superficie. Los mapas de isotermas mensuales y anuales son herramientas básicas de la climatología.