Titan nhận được chỉ khoảng 1% lượng ánh sáng mặt trời mà Trái Đất nhận được.[1] Nhiệt độ bề mặt trung bình là vào khoảng 98.29 K (−179 °C, hoặc −290 °F). Ở nhiệt độ này thì nước băng có áp lực bốc hơi cực kỳ thấp, vậy nên bầu khí quyển thì gần như không có hơi nước. Tuy nhiên, khí mêtan trong khí quyển đã tạo ra một hiện tượng hiệu ứng nhà kính đáng kể thứ đã giữ bề mặt Titan ở một nhiệt độ cao hơn nhiều so với thứ đáng lẽ ra sẽ là cân bằng nhiệt.[2][3]

Sương trong bầu khí quyển của Titan góp phần vào hiện tượng phản hiệu ứng nhà kính bằng cách phản chiếu ánh sáng mặt trời ngược trở lại vào không gian, khiến bề mặt của nó lạnh hơn một cách đáng kể so với các tầng khí quyển bên trên.[2] Điều này đã đền bù một phần cho hiệu ứng nhà kính, và giữ bề mặt có đôi chút lạnh hơn so với những gì đáng lẽ ra một mình hiệu ứng nhà kính sẽ gây ra.[4] Theo như McKay và đồng nghiệp, "phản hiệu ứng nhà kính trên Titan đã làm giảm 9 K nhiệt độ bề mặt trong khi đó hiệu ứng nhà kính đã làm tăng 21 K. Hiệu ứng toàn phần sẽ là nhiệt độ bề mặt (94 K) thì ấm hơn 12 K so với nhiệt độ thực tế 82 K. [tức là, sự cân bằng sẽ đạt được mà không có bất kỳ khí quyển nào]".[2]