Σε κρύο καιρό, οι μεγάλοι λευκοί καρχαρίες συχνά μεταναστεύουν σε θερμότερα νερά. Αυτό συμβαίνει γιατί πρέπει να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματος γύρω στους 18 βαθμούς Κελσίου για να λειτουργήσουν σωστά. Εάν η θερμοκρασία του νερού πέσει κάτω από αυτό, ο μεταβολισμός του καρχαρία θα επιβραδυνθεί και θα γίνει πιο ληθαργικός. Σε ακραίες περιπτώσεις, ένας μεγάλος λευκός καρχαρίας μπορεί ακόμη και να πεθάνει από υποθερμία.
Σε ζεστό καιρό, οι μεγάλοι λευκοί καρχαρίες συχνά μετακινούνται σε βαθύτερα νερά όπου η θερμοκρασία είναι πιο δροσερή. Αυτό συμβαίνει γιατί πρέπει να αποφεύγουν την υπερθέρμανση. Εάν η θερμοκρασία του νερού γίνει πολύ υψηλή, ο μεταβολισμός του καρχαρία θα επιταχυνθεί και θα γίνει πιο ενεργός. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στον καρχαρία να αγχωθεί και ακόμη και να πεθάνει.
Οι μεγάλοι λευκοί καρχαρίες μπορούν να επιβιώσουν σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, αλλά είναι πιο άνετοι σε νερό που είναι μεταξύ 18 και 24 βαθμών Κελσίου. Όταν η θερμοκρασία του νερού είναι εκτός αυτού του εύρους, ο καρχαρίας είτε θα μεταναστεύσει σε μια πιο κατάλληλη τοποθεσία είτε θα προσαρμόσει τη συμπεριφορά του για να αντεπεξέλθει στις συνθήκες.