Titans overflatetemperatur er ca. 94 K (-179 °C). Ved denne temperaturen har vannis et ekstremt lavt damptrykk, slik at atmosfæren er nesten helt fri for vanndamp. Tørrdisen i atmosfæren bidrar til månens antidrivhuseffekt ved at den reflekterer sollyset tilbake i rommet, og med det gjør overflaten betydelig kaldere enn den øvre atmosfæren. Månen mottar bare litt over 1 % av sollyset sammenlignet med jorden. Titans skyer – som sannsynligvis består av metan, etan eller andre enkle organiske forbindelser – er spredt og variable gjennom hele tørrdisen. Dette atmosfæriske metanet danner en omvendt drivhuseffekt på Titans overflate, og uten denne ville Titan ha vært langt kaldere. Funnene til -sonden indikerer at Titans atmosfære i perioder regner flytende metan og andre organiske forbindelser ned på overflaten av månen.