燃料電池的開路電壓隨溫度的升高而降低，但溫度升高使濃差過電位和歐姆過電位下降，在同一電流密度下工作電壓增加。系統溫度提高，尾氣熱量的可利用性改善。對于PAFC，提高溫度的另外一個好處是催化劑抵抗CO中毒的能力提高。
燃料電池的運行溫度受電池材料的限制。PAFC和MCFC在更高的溫度時，腐蝕使其壽命縮短。SOFC受到材料性能的限制更大。PAFC的運行溫度在200℃左右，溫度更高時腐蝕對壽命的影響顯著。同樣，MCFC的運行溫度約為650℃
SOFC的運行溫度最高，因而對材料性能的要求也更高，如物相穩定性、導電穩定性、化學適應性和熱膨脹性能等。許多難題在溫度降低后會得以緩解。對于當前使用的電極和電解質材料，為了保證足夠高的離子導電性能，需要約1000℃的高溫。
