从定义来看，等温线是将温度相同的地点连接而成的曲线。其疏密程度本质上反映的是温度梯度的大小——即单位距离内温度变化的速率。 假设相邻两条等温线的温度差即"等温距"为固定值如2℃，那么在图上距离相同的情况下，密集的等温线意味着这段距离内跨过了更多条等温线，即温度变化更剧烈。例如，在1厘米图上距离内，若分布着3条等温线等温距2℃，则实际温差为4℃；若仅分布1条等温线，温差则为2℃。因此，等温线密集程度与温差大小呈正相关关系，这是地图比例尺与温度梯度共同作用的结果。
这种规律在现实地理环境中表现为多种现象。在山地地形中，垂直方向的等温线通常非常密集。由于海拔每升高100米气温约下降0.6℃，高海拔山区的等温线会沿等高线方向密集排列，形成明显的"温标带"，如喜马拉雅山脉南麓的等温线分布就呈现出陡峭的梯度变化。 而在广阔的平原或海洋，等温线往往稀疏平直，因为下垫面性质均一，温度变化缓慢，如亚马孙平原或太平洋中部洋面的等温线分布。
另一个典型案例是冷暖空气交汇的锋面区域。冷气团与暖气团的激烈交锋会导致水平方向上温度急剧变化，此时等温线会在锋面附近形成密集的"线条束"，这种现象在温带气旋的卫星云图上尤为显著。例如，我国北方冬季的寒潮过境时，寒潮前锋的等温线密集带常预示着剧烈的降温过程。
需要意的是，这一规律的前提是地图比例尺和等温距保持一致。若两张地图的比例尺不同，即使等温线疏密相同，实际距离内的温差也可能存在差异。但在同一幅等温线图中，疏密程度直接反映温差大小的结论是成立的。这种通过等温线读温差的方法，正是地理空间分析中"图形语言"的典型应用。