西瓜的生長發育需較高的溫度，耐熱而不耐低溫，生長的適宜溫度18~32℃，并要求一定溫差，營養生長適應較低的溫度，結實及果實發育則需要較高的溫度。
    種子發芽的適溫為25~30℃，實際上不妨礙種子發芽的溫度為20~25℃。35℃以上的高溫引起裂殼，降低發芽率和發芽勢；溫度高可加速發芽，但胚軸伸長。新收的種子發芽率較低，發芽的適宜溫度范圍較窄，在30℃才能發芽。貯藏一段時間后，在20~25℃也能順利發芽。
    西瓜根系生長溫度較高，適宜的土溫28~32℃，下限溫度10℃，根系停止生長溫度8~10℃，而根毛停止發生的溫度為13~14℃。較低的溫度有利于雌花的分化，提早雌花的出現，增加雌花的比例，而在夏季22~25℃以上，15節以內不發生雌花。花蕾的發育無論雄花還是雌花需較高的溫度，在10℃需28天，而在12℃則需20天左右。西瓜花粉萌發的適溫為25℃，最低日平均溫度20~21℃。
    授粉受精過程需較高溫度，以30℃為宜。較高的溫度、充足的日照、適宜的濕度，對于花粉萌發、花粉管伸長、受精胚數目都是有利于的；反之，低溫、弱光則有一定影響，并導致不育胚增加。
    西瓜果實發育需較高的溫度，結果期的溫度低限為15。在低溫條件下發育的果實呈扁圓形，出現果肩和棱角，皮厚空心，含糖量低下，嚴重影響商品品質。西瓜原產非洲大陸性氣候條件下，需要一定的晝夜溫差，日間在25~30℃同化作用旺盛，甚至在40℃高溫下仍有一定的同化效能。而較低的夜溫有利于同化產物的運輸和降低呼吸對養分的消耗，從而提高了果實的含糖量，改善了品質。夏季地表溫度達40℃以上，西瓜仍可安全越夏，葉面溫度33~36℃，較其它瓜類作物為低，這可能與西瓜葉片蒸騰量大有關。西瓜的耐熱性還表現在種子耐高溫，因此可以利用這一特性進行種子干熱處理，加速種子后熟，提高發芽率，殺死種子攜帶的枯萎病病源，鈍化病毒等，從而達到防病的目的。
    西瓜耐熱性與土壤水分條件有關，如土壤含水量低，根系吸收和葉面蒸騰受到限制，葉片溫度進一步提高，葉片凋萎并難以恢復，葉片蛋白質凝固而導致焦枯。有資料表明西瓜蛋白質凝固溫度為60℃。
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