Der Temperaturunterschied zwischen Stadt und Umland kann bis zu 8 °C betragen. Im Großteil des Braunschweiger Stadtgebietes (72 %) liegt der Temperaturunterschied bei 3 bis 5 Grad. Circa ein Viertel des Stadtgebietes weist eine Erwärmung gegenüber dem Umland von über 5 Grad auf. Tendenziell sind Zentrums- und Blockbebauung stärker von einer Überwärmung betroffen als aufgelockerte Areale mit Einzel- und Reihenhausbebauung.

Der Anstieg der Temperatur durch den Klimawandel führt dazu, dass der Wärmeinseleffekt noch verstärkt wird. Besonders im Sommer führt das dazu, dass die Temperatur nachts häufig nicht unter 20 °C fällt (sogenannte Tropennacht). Die ist eine hohe bioklimatische Belastung für den Körper, da sich dieser nicht von der Hitze des Tages erholen kann. Vor allem in den Monaten Juni bis August treten Tropennächte in Braunschweig vermehrt auf.

Grünflächen wie Parks, Wälder und Äcker sind nachts deutlich kühler als das aufgeheizte Stadtgebiet. Sie sind sogenannte Ausgleichsflächen. Die Luft, die sich über den Ausgleichflächen abkühlt, kann in das Stadtgebiet strömen und auch dort für Abkühlung sorgen. Kaltluftströme entstehen vor allem in austauscharmen, bewölkungsarmen Sommernächten. Sie können die bioklimatische Situation stark verbessern. 

In Braunschweig gibt es insgesamt 13 Kaltluftleitbahnen bzw. Kaltluftleitbahnbereiche. Einige Beispiele sind die Kaltluftströme entlang der südlichen und nördlichen Okeraue sowie großen Parkarealen wie dem Nußberg und dem Bürgerpark. Die Kaltluftleitbahnen werden in der Planungshinweiskarte der Nachtsituation dargestellt. Diese wurde im Zuge der Stadtklimaanalyse 2018 erstellt (siehe auch Abschnitt weiter unten).

Seit den 1990er Jahren werden in Braunschweig Stadtklimaanalysen erstellt. Die Klimaanalyse 2018 ist die vierte gesamtstädtische Analyse nach den Jahren 1992, 2005 und 2012. Sie zeigt die thermischen und dynamischen Verhältnisse des klimatischen Ist-Zustandes sowie die Luftleitbahnen im Stadtgebiet. Zudem wurde erstmals eine Zukunftsprojektion für 2050 unter Berücksichtigung des globalen Klimawandels gerechnet, damit genauere Aussagen zur zukünftigen Wärmebelastung getroffen werden können.

Im Zuge der Klimaanalyse wurde ein Bericht veröffentlicht, der die Methodik des Analyseverfahrens erläutert. Außerdem wurden Klimaanalysekarten und Planungshinweiskarten erstellt. Die Klimaanalysekarten stellen die thermische Belastung am Tag und in der Nacht dar. Die Planungshinweiskarten zeigen die bioklimatische Bewertung von Siedlungsräumen (Wirkungsraum) und Grün- und Freiflächen (Ausgleichraum) ebenfalls zur Tages- und Nachtsituation mit Planungshinweisen zu den einzelnen Bewertungsstufen. Die Berichte sowie die Karten stehen als PDF zum Download bereit. Die Karten stehen darüber hinaus als interaktive Version im städtischen Geoportal FRISBI zur Verfügung.