Przystosowanie do temperatury Pingwiny cesarskie odbywają lęgi w najzimniejszym środowisku spośród wszystkich ptaków. Temperatury mogą osiągać –40 °C przy wietrze do 144 km/h. Woda ma niską temperaturę –1,8 °C, co jest wartością znacznie mniejszą niż średnia temperatura ciała pingwina, która wynosi 39 °C. Gatunek rozwinął wiele adaptacji przeciwdziałających utracie ciepła. Gęste pióra izolują w 80–90%. Poniżej leży podskórna warstwa tłuszczu – o grubości do 3 cm w okresie przed sezonem rozrodczym. Podczas gdy zagęszczenie piór konturowych (profilowych) to w przybliżeniu 9 na centymetr kwadratowy, kombinacja gęstych piór dolnych i przypiórek prawdopodobnie odgrywa główną rolę w izolowaniu od zimna. Mięśnie umożliwiają trzymanie piór w uniesieniu na lądzie, co redukuje straty cieplne przez zatrzymywanie warstwy powietrza blisko skóry. W wodzie natomiast odwrotnie – pióra są ułożone płasko, przez co oddzielają skórę i dolne warstwy piór od wody. Czyszczenie piór jest kluczowe dla zachowania izolacji i utrzymania upierzenia odpychającego wodę.