Der menschliche Körper verfügt über verschiedene Regulationsmechanismen, um auf Kältebelastung zu reagieren und die Körperkerntemperatur möglichst konstant bei etwa 37 °C zu halten. Ein erstes Anzeichen für empfundene Kälte zeigt sich durch das Aufrichten feiner Körperhärchen, was als „Gänsehaut“ sichtbar wird. Darüber hinaus verengen sich bei Kälteeinwirkung die Blutgefäße der Haut, um den Wärmeverlust über die Haut zu minimieren. Diese Gefäßverengung kann zu einem moderaten Anstieg des Blutdrucks sowie zu einer verminderten Hautdurchblutung führen.
Eine weitere Reaktion auf empfundene Kälte ist das Muskelzittern (Kältezittern), bei dem durch unwillkürliche Muskelkontraktionen Wärme erzeugt wird. Die Effizienz dieser Wärmeproduktion ist allerdings begrenzt, wenn der Körper (z.B. durch nicht angepasste Kleidung) schlecht isoliert ist. Da arbeitende Muskeln stärker durchblutet werden müssen, kann ein erheblicher Teil der erzeugten Wärme über die Haut verloren gehen. Zudem kann es bei zunehmender Kälte zu Einschränkungen der Beweglichkeit kommen, insbesondere in den Fingern und Zehen.
Starke oder anhaltende Kälteeinwirkung kann zu einer Unterkühlung (Hypothermie) oder zu lokalen Erfrierungen führen. Sinkt die Körperkerntemperatur auf ein lebensbedrohliches Maß ab, können Bewusstlosigkeit und letztlich der Tod durch Erfrieren die Folge sein.