Anomalia termiczna (lub anomalia temperatury) – w meteorologii i oceanologii to odchylenie temperatury od średniej czasowej lub przestrzennej. Ta różnica (odchylenie) może być obliczona dla konkretnego punktu, regionu, a nawet globu. Może być obliczana zarówno dla atmosfery jak gruntu lub wody na powierzchni Ziemi (w szczególności oceanu) na dowolnych głębokościach / wysokościach. Informacja o wartości anomalii powinna być uzupełniona informacją względem średniej jakiego okresu lub obszaru została obliczona.
Zastosowanie w klimatologii mały|Średnie roczne anomalie temperatury nad powierzchnią lądów (żółta i czerwona linia) oraz temperatury powierzchni morza (niebieskie linie) według zespołu NASA GISS. Linie grubsze przedstawiają dane wygładzone. Zastosowany okres referencyjny to 1951–1980. W klimatologii anomalię temperatury podaje się najczęściej dla konkretnej lokalizacji (punktu, obszaru, całego globu) w odniesieniu do średniej z wybranego okresu (nazywanego okresem odniesienia, bazowym lub referencyjnym) na ogół liczącego trzydzieści lat.