Nhiệt độ bề mặt của hành tinh được ước tính từ các đo đạc được thực hiện khi nó vượt qua phía sau ngôi sao là 712 K (439 °C; 822 °F).[3] Nhiệt độ này cao hơn đáng kể so với dự kiến nếu hành tinh chỉ bị đốt nóng bởi bức xạ từ ngôi sao của nó, trước khi đo, ước tính là 520 K. Bất kể hiệu ứng thủy triều cung cấp năng lượng đến mức nào cho hành tinh, thì nó cũng không ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ của hành tinh.[11] Hiệu ứng nhà kính có thể làm tăng nhiệt độ lên cao hơn nhiều so với dự đoán 520-620 K.[12]

Các quan sát về nhiệt độ sáng của hành tinh với Kính viễn vọng Không gian Spitzer cho thấy sự mất cân bằng nhiệt hóa học có thể có trong bầu khí quyển của ngoại hành tinh này. Kết quả được công bố trên tạp chí Nature cho thấy bầu không khí ở mặt ban ngày của Gliese 436b có nhiều CO và thiếu khí metan (CH4) với hệ số ~ 7.000.[13][14][15][16]

Vào tháng 6 năm 2015, các nhà khoa học đã báo cáo rằng bầu khí quyển của Gliese 436 b đang bốc hơi.[17]