Temperatura wirtualna – w termodynamice atmosfery, umowna temperatura, jaką miałoby suche powietrze o gęstości i ciśnieniu powietrza o danej wilgotności„Encyklopedia fizyki” praca zbiorowa PWN 1973 t. 3 s. 542.. Została wproadzona w 1876 przez Guldberga i Mohna jako poprawka do wyliczeń siły wyporu w badaniach atmosfery.
Wprowadzenie temperatury wirtualnej upraszcza analizę statyki atmosfery, gdy zawartość pary wodnej w powietrzu jest znacząca. Pozwala ona na uproszczenie równania stanu gazu doskonałego poprzez założenie, że wszystkie cząstki gazu atmosfery są suche, że jej ciśnienie jest takie samo jak ciśnienie atmofery suchej, a jej gęstość spełnia równanie hydrostatyczne.
Innymi słowy, dwie próbki powietrza o tej samej temperaturze wirtualnej mają taką gęstość niezależnie od ich faktycznej temperatury i wilgotności względnej.
Wprowadzenie temperatury wirtualnej w miejsce rzeczywistej pozwala zastosować równania dynamiki suchego powietrza dla wilgotnego powietrza.