Høst og vår er vanntemperaturen nokså lik fra overflaten til bunnen, mens om sommeren stiger overflatetemperaturen til 13-16 °C og opp til 20 °C innerst i Furnesfjorden. Det relativt varme overflaten på 13-16 °C kan i august gå ned til omkring 10-15 meter dybde. Om sommeren kan vind og strøm føre til store forskjeller i overflatetemperature mellom ulike deler av Mjøsa slik at overflatetemperaturen ved Minnesund kan være under 10 °C samtidig som det er opp mot 20 °C i Furnesfjorden. Når innsjøen er islagt er vannmassene mer i ro og temperaturen stiger fra de laveste temperaturene rett under isen på overflaten til 3-4 °C i dypere vannmasser. Innerste delen av Furnesfjorden og Mjøsa nord for Vingrom fryser ofte til i desember (og der kan den bli liggende til mai). I januar blir normalt hele Furnesfjorden og Mjøsa sør til Helgøya blir islagt. I kalde vintre kan hele Mjøsa bli islagt i løpet av februar. Isløsningen ved Helgøya begynner normalt i april.