התופעה המכונה "אי חום עירוני" מתרחשת כאשר ריכוז של מבנים ושל פליטת חום ממקור אנושי (בעיקר מערכות מיזוג אוויר ומנועי בעירה פנימית) יוצרים מעל אזורים עירוניים מעטפת אוויר חמה ביחס לאזורים הסמוכים שאינן עירוניים. עלתה הטענה שהתופעה הזו משפיעה באופן משמעותי על מדידות הטמפרטורה שנעשו במאה ה-20, בעקבות ההתרחבות המהירה של אזורים עירוניים.
בדיקות מדעיות מדוקדקות נעשו כדי לבחון את השפעת החום העירוני של מגמות הטמפרטורה. על מנת לבחון את הסברה שלעיל, הושוו נתונים מתחנות מדידה מרוחקות (שאינן מושפעות משום אזור עירוני) לנתונים מאזורים עירוניים. כמו כן, נבחנו אזורים כפריים ועירוניים ברחבי סין, שבה התרחבות האזורים העירוניים ב-30 השנים האחרונות היתה מהירה ביותר, ולכן צפויה להתגלות שם השפעתם של "איי חום עירוניים". ההבדלים שנמצאו במגמת ההתחממות באזורים נידחים ובאזורים עירוניים הם קטנים מאוד:

מונה 1: טמפרטורה שנתית ממוצעת - הפרש מממוצע רב שנתי, באזורים שונים. ירוק מקווקו (ג'ונס ושותפיו, 42 תחנות) וירוק רציף (לי ושותפיו, 42 תחנות) - ממוצע תחנות מדידה באזורים כפריים. חום מקווקו (ג'ונס ושותפיו, 42 תחנות) וחום רציף (לי ושותפיו, 40 תחנות) ממוצע תחנות מדידה באזורים עירוניים. כחול (לי ושותפיו, 728 תחנות) - ממוצע תחנות באזורים כפריים ועירוניים בסין. אדום (ברוהן ושותפיו, 2006, CRUTEM3v) - ממוצע מאוסף נתונים יבשתיים. הגרף משקף נתונים מהשנים 1954-1983.
דרך אחרת להעריך את השפעתם על איי החום העירוניים על מגמת שינוי הטמפרטורה הגלובלית, היא לבחון מהם האזורים בהם חלה ההתחממות הרבה ביותר. אם ההתחממות נובעת מאיי חום עירוניים, צפויה התאמה בין מידת ההתחממות לבין צפיפות האוכלוסיה. הנתונים המוצגים בתמונה 2 מראים, לעומת זאת, שההתחממות המשמעותית ביותר, כאשר בוחנים מגמה ארוכת טווח, נצפתה ברוסיה, אלסקה, צפון קנדה וגרינלנד, ולא באזורים של התפתחות עירונית מואצת.

תמונה 2: על סמך נתונים מנאסא GISS - השינוי בטמפרטורת פני השטח בין השנים 1885 ו-2006.

תופעת איי החום העירוניים אינה משפיעה משמעותית על מדידות הטמפרטורה ועל המסקנות ביחס לשינויי הטמפרטורה הגלובלית.