高温对作物的危害主要体现在以下几个方面：首先，高温会使作物植株叶绿素失去活性，降低光合速率，导致细胞内蛋白质凝集变性，细胞膜半透性丧失，从而损伤植物的器官组织。其次，高温会削弱光合同化物向穗部和籽粒的输送能力，降低酶的活性，缩短灌浆期，导致籽粒不饱满，产量下降。具体表现为：1、光合作用与呼吸作用失衡；2、增加作物的热负荷，大量水分消耗于蒸腾散热，破坏体内水分平衡，使植株萎蔫干枯；3、加速作物生长发育，缩短全生育期，加速衰老，显著降低产量；4、引起代谢紊乱，导致有害代谢产物积累；5、影响花药开裂、花粉活力及受精过程，大幅降低结实率；6、抑制物质运输，影响果实或种子的充实度。
不同作物对温度和水分的要求各异。温度范围可分为生命温度、生长温度和发育温度，每种范围又包含最适温度、下限温度和上限温度。当温度超过上限温度时，作物将停止生长甚至死亡。例如，水稻发芽时能忍受40~42℃的高温，但超过45℃时谷芽会被高温烧死；二晚移栽时，田间水温持续4~5天达45℃以上，秧苗会被高温“煮”死。柑桔、脐橙类盛花期日最高气温连续3天超过33℃会造成高温伤花，导致花而不实；果实膨大期日平均气温≥30℃，日最高气温≥35℃，果面温度≥45℃会引起日灼。
水分方面，作物需水量、土壤湿度饱和和凋萎湿度是关键指标。例如，禾谷类作物孕穗期对水分最为敏感，此时缺水将导致大幅减产。柑桔挂果后，若连续20天降雨量≤10毫米且日雨量≤5毫米，为轻度干旱；若连续30天降雨量≤25毫米且日雨量≤10毫米，将严重影响柑桔产量。