Формализм термодинамики позволяет оценить температуру чёрной дыры косвенно, по излучению Хокинга, спектр которого строго чёрнотельный, а значит, зависящий только от температуры чёрной дыры: T = ħc³/8πkGm, где m — масса чёрной дыры. Здесь предполагается, что чёрнотельное излучение находится в тепловом равновесии с чёрной дырой-излучателем и температура излучения может быть приписана температуре чёрной дыры.
Подставив в формулу значения фундаментальных констант, получим T ≈ 6⋅10⁻⁸/M, где температура (T) измеряется в Кельвинах, а масса чёрной дыры в единицах масс Солнца (М=m/M⊙). Видно, что температура обратно пропорциональна массе чёрной дыры и для дыры массой в 6 Солнц, температура оказывается равной T(M=6) ≈ 10⁻⁸ K. Отметим, что данная температура получена на основе излучения, исходящего из горизонта событий чёрной дыры, ограниченного радиусом Шварцшильда. Для случая M=6 это соответствует радиусу примерно 18 км.
Прямое же решение задачи определения температуры внутри чёрной дыры невозможно из-за неопределенности самого понятия температуры за горизонтом событий.
Понятие температуры не имеет смысла для черной дыры. Равно как не имеет смысла и применение к ней термодинамики. Причина в принципиальной невозможности экспериментальной проверки.