入伏后，地表湿度变大，每天吸收的热量多，散发的热量少，地表层的热量累积下来，所以一天比一天热。进入三伏，地面积累热量达到最高峰，天气就最热。夏至后太阳直射点虽然在南移，白昼时间在慢慢缩短，但是太阳辐射到地面的热量依然大于地面辐射到空中的热量，此时地面的热量还将一天比一天高，三伏期间地面吸收的热量累积到最大。
三伏天主要吹来自太平洋的东南风，海风造成三伏天期间湿度大，而水的比热容大，潮湿的空气时能吸收大量的热量，因此三伏天往往会感到非常闷热，极易发生中暑现象。我国地形虽然多变，但三伏期间我国大部分地区受副热带高压控制，有利于阳光照射，地面辐射增温，从而导致三伏天期间天气变热。