As condições climáticas e suas variações têm sido objeto de estudo, visando melhor entendimento das mudanças que têm ocorrido no nosso ambiente. As variações climáticas que ocorrem no ambiente, independende da sua origem, causam diversos impactos; e, especificamente na agricultura, podem trazer sérios prejuízos, colocando em risco, a capacidade de produção. Entre as variáveis meteorológicas, a temperatura do ar, segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), vem sofrendo alterações nos últimos anos, com previsão futura de aumento, em função da ação antrópica. Considerando que a temperatura do ar atua diretamente em diversos organismos e processos essenciais, como o metabolismo das plantas, objetivou-se no presente estudo, fazer uma análise temporal e espacial da temperatura do ar na região do Submédio da Vale do São Francisco. Para tanto, foram utilizados dados das estações meteorológicas de Bebedouro/Petrolina e de Mandacaru/Juazeiro, referente ao período de 1975 a 2014. Para análise estatítica da variabilidade climática da temperatura média, dentro da série temporal escolhida, foram aplicados cálculos de média aritmética, de desvio padrão, coeficiente de variação e da amplitude térmica. Para a análise de tendência, foi aplicado os testes não-paramétricos de Mann-Kendall e Curvatura de Sen. Os resultados indicaram que a variabilidade anual da temperatura mensal e anual é baixa para as cidades de Petrolina e Juazeiro. Quanto às tendências, apenas Juazeiro apresentou tendência negativa e significativa para o período de estudo.