反应温度也是加氢过程的主要工艺参数之一。加氢反应为放热反应，从热力学来看，提高温度对放热反应是不利的，但是从动力学角度来看，提高温度能加快反应速度。由于在加氢精制通常的操作温度下硫、氮化物的氢解属于不可逆反应，不受热力学平衡的限制，反应速度随温度的升高而加快，所以提高反应温度，可以促进加氢反应，提高加氢精制的深度，使生成油中的杂质含量减少。
但温度过高，容易产生过所的裂化反应，增加催化剂的积炭，产品的液收率降低，甚至这一极限反应温度时，脱硫或脱氮率开始下降。工业上，加氢装置的反应温度与装置的能耗以及氢气的耗量有直接关系。因此，在实际应用中，应根据原料性质和产品要求来选择适宜的反应温度。