เนื่องจากบางส่วนของบางเมืองอาจร้อนกว่าบริเวณโดยรอบได้หลายองศา จึงเป็นที่ห่วงใยว่า ผลของการพัฒนาเมืองแบบกระจาย (urban sprawl) อาจถูกแปลความหมายผิดไปว่าเป็นตัวการทำให้เกิดสภาวะโลกร้อน แม้ปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองจะทำให้อุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้น แม้การร้อนของปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองจะเพิ่มมากแต่ก็เป็นการเพิ่มเฉพาะถิ่น ยังไม่ปรากฏหลักฐานว่าเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดสภาวะโลกร้อน

องค์คณะรัฐบาลนานาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ (IPCC 2001) กล่าวว่า:

อย่างไรก็ดี เหนือซีกโลกตอนเหนือ บริเวณผิวแผ่นดินที่เกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองเด่นชัด แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศชั้นล่าง (Troposphere) และอุณหภูมิอากาศที่ผิวพื้นดินไม่ปรากฏความแตกต่าง ในความเป็นจริง อุณหภูมิชั้นโทรโปสเฟียร์ตอนล่างเหนืออเมริกาเหนือจะร้อนขึ้นในอัตราที่เร็วกว่าเล็กน้อย (ประมาณ 0.28°C/ทศวรรษ โดยอาศัยข้อมูลดาวเทียม) เมื่อเทียบกับอุณหภูมิผิวพื้นแผ่นดิน (0.27°C/ทศวรรษ) ซึ่งในเชิงสถิติถือว่าไม่มีนัยสำคัญ [12]

เป็นที่น่าสังเกตว่า ไม่ใช่เมืองทั้งหมดที่แสดงการร้อนที่สัมพันธ์กับพื้นที่ชนบทที่ล้อมรอบ ตัวอย่างเช่นที่ เฮนเสนและคณะ (Hansen et al. JGR, 2001) ได้ปรับแนวโน้มในสถานีตรวจวัดในเมืองต่างๆ ทั่วโลกเพื่อเทียบกับสถานีตรวจวัดในชนบทของภูมิภาคนั้นๆ เพื่อให้เกิดความกลมกลืนในการบันทึกอุณหภูมิ พบว่า จากการปรับ ร้อยละ 42 ทำให้แนวโน้มในเมืองเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่า ร้อยละ 42 ของกรณี เมืองเย็นลงเมื่อเทียบกับบริเวณโดยรอบแทนที่จะร้อนขึ้น เหตุผลหนึ่งก็คือเนื้อของเมืองไม่กลมกลืนเป็นเนื้อเดียวกัน และสถานีตรวจวัดในเมืองส่วนใหญ่ตั้งอยู่ใน “เกาะเย็น” ซึ่งมักเป็นสวนสาธารณะที่อยู่ในเมือง

ปีเตอร์สัน (2003) ระบุว่าผลกระทบของปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองอาจถูกขยายเกินจริง ปีเตอร์สันพบว่า “ขัดกับความรอบรู้ที่เป็นที่ยอมรับกัน ไม่พบว่ามีสถิติที่มีนัยชัดเจนว่าการพัฒนาเมืองมีผลกระทบต่ออุณหภูมิรายปี” การศึกษานี้ทำโดยการใช้ดาวเทียมตรวจจับแสงกลางคืนในบริเวณเมือง ในขณะที่งานวิจัยทั้งหมดกล่าวว่า ถ้าข้อสรุปเป็นที่ยอมรับ ดังนั้นย่อมจำเป็นที่จะต้อง “แก้ปมปัญหาความลับที่ว่าเหตุใดอนุกรมเวลา (time series) ของอุณหภูมิโลกจึงเกิดส่วนหนึ่งจากสถานีตรวจวัดในเมืองจึงไม่แสดงความเกี่ยวพันกับปรากฏการณ์โลกร้อน” ข้อสรุปสำคัญคือ ผลกระทบระดับจุลภาคและขนาดท้องถิ่นบดบังผลกระทบระดับมิโส หรือระดับกลาง (meso-scale impact) ของปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมือง หลายสถานีตรวจวัดในเมืองอาจร้อนกว่าสถานีในชนบท แต่สถานีตรวจวัดทางอุตุนิยมวิทยาส่วนใหญ่จะตั้งอยู่ในสวนสาธารณะซึ่งเป็น “เกาะเย็น”

การศึกษาโดยเดวิด ปาร์กเกอร์ตีพิมพ์ใน “วารสารเนเจอร์” (Nature') ฉบับเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2547 และในวาสารภูมิอากาศ (Journal of Climate) เมือ่ปี พ.ศ. 2549 ได้พยายามทดสอบทฤษฎีปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมือง โดยทำการเปรียบเทียบค่าอุณหภูมิที่ได้จากคืนที่มีลมสงบกับคืนที่มีลมแรง หากทฤษฎีปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองถูกต้อง เครื่องมือย่อมวัดการเพิ่มมากของอุณหภูมิในคืนลมสงบมากกว่าคืนลมแรง เพราะการพัดของลมพาความร้อนออกไปจากเมืองและจากเครื่องมือที่ใช้วัด แต่กลับไม่ปรากฏว่ามีความแตกต่างกันของอุณหภูมิในคืนลมสงบและคืนลมแรง ผู้วิจัยจึงได้กล่าวว่า “เราแสดงให้เห็นว่า โดยรวมทั้งโลกแล้ว อุณหภูมิเหนือพื้นผิวแผ่นดินเพิ่มเท่าๆ กันขึ้นในคืนลมแรงและคืนลมสงบ ซึ่งแสดงว่าการร้อนขึ้นโดยรวมของโลกไม่ได้เกิดจากการพัฒนาเมือง [13][14]

อย่างไรก็ตาม โรเจอร์ เอ. พิเอลเก (Roger A. Pielke) อ้างว่า การศึกษาของปาร์กเกอร์ (2004) นั้น “มีประเด็นปัญหาที่หนักที่การสรุป” จากการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร “Geophysical Research Letters” ที่กล่าวว่า "ถ้าความร้อนของขอบเขตชั้นกลางคืน (nocturnal boundary layer heat) เปลี่ยนไปตามเวลา แนวโน้มอุณหภูมิในขณะลมอ่อนในชั้นผิวพื้นก็จะเกี่ยวกับผลของความสูง และว่า แนวโน้มในลักษณะเดียวกันของอุณหภูมิย่อมไม่เกิดในชั้นผิวพื้นทั้งในคืนลมสงบและคืนลมแรง".อีกมุมมองหนึ่งมักเป็นข้อกังขาเกี่ยวกับภาวะโลกร้อน ที่ว่าการเพิ่มของอุณหภูมิที่มากจะพบที่เทอร์มอมิเตอร์ที่ตั้งวัดบนดินเกิดจากการเพิ่มการพัฒนาเมืองและการวางตำแหน่งที่ตั้งของสถานีตรวจวัดในเมือง อย่างไรก็ดี มุมมองนี้เป็นเพียงการนำเสนอใน “บทความแบบทั่วไป” (popular literature) ซึ่งไม่ปรากฏว่ามีการสอบทานโดยผู้รู้ของวารสารวิทยาศาสตร์แต่อย่างใด [15]รายงานการประเมินฉบับที่ 4 ของ IPCC (Fourth Assessment Report from the IPCC) (2007: p.244) กล่าวไว้ดังนี้

การศึกษาที่มองในระดับซีกโลกและระดับโลกสรุปว่า แนวโน้มที่สัมพันธ์กับเมืองนับเป็นลำดับของขนาดที่เล็กกว่าแนวโน้มรอบทศวรรษและแนวโน้มในช่วงเวลาที่นานกว่าที่ปรากฏให้เห็นในอนุกรม (e.g., Jones et al., 1990; Peterson et al., 1999) ผลลัพธ์นี้ส่วนหนึ่งอาจเป็นลักษณะที่เกิดจากการละเว้นชุดข้อมูลตาตรางของสถานีตรวจที่มีจำนวนน้อย (<1%) ที่ปลอดจากแนวโน้มการร้อนที่สัมพันธ์กับเมือง ในชุดข้อมูลทั่งโลกที่มี 270 สถานี ปาร์กเกอร์ Parker (2004, 2006) กล่าวว่าแนวโน้มอุณหภูมิต่ำสุดช่วงการร้อนกลางคืนในช่วง พ.ศ. 2493 – พ.ศ. 2543 ไม่ได้เสริมคืนที่มีลมสงบ ซึ่งน่าจะเป็นเวลาที่ควรได้รับผลกระทบจากความร้อนเมือง ดังนั้น แนวโน้มการร้อนของพื้นผิวโลกที่ถกเถียงกันไปแล้วไม่น่าที่จะได้รับอิทธิพลมากจากการเพิ่มการพัฒนาเมือง (Parker, 2006). ... ในทำนองเดียวกัน ผลการประเมินนี้เพิ่มการร้อนขึ้นของเมืองในระดับเดียวกันย่อมไม่แน่นอน ดังปรากฏตาม TAR: 0.006°C ต่อทศวรรษนับตั้งแต่ พ.ศ. 2443 สำหรับบนแผ่นดิน และ 0.002°C ต่อทศวรรษนับตั้งแต่ พ.ศ. 2443 สำหรับการผสมรวมแผ่นดินกับมหาสมุทร ในขณะที่ปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองของมหาสมุทรเท่ากับศูนย์