Kylmällä säällä suuret valkohait muuttavat usein lämpimämpiin vesiin. Tämä johtuu siitä, että niiden on pidettävä kehon lämpötila noin 18 celsiusasteessa toimiakseen kunnolla. Jos veden lämpötila laskee tämän alle, hain aineenvaihdunta hidastuu ja siitä tulee uneliaampi. Äärimmäisissä tapauksissa suuri valkohai voi jopa kuolla hypotermiaan.
Kuumalla säällä suuret valkohait siirtyvät usein syvemmille vesille, joissa lämpötila on viileämpi. Tämä johtuu siitä, että niiden on vältettävä ylikuumenemista. Jos veden lämpötila nousee liian korkeaksi, hain aineenvaihdunta kiihtyy ja se aktivoituu. Tämä voi johtaa hain stressaantumiseen ja jopa kuolemaan.
Suuret valkohait selviävät monenlaisissa lämpötiloissa, mutta viihtyvät parhaiten vedessä, jonka lämpötila on 18-24 celsiusastetta. Kun veden lämpötila on tämän alueen ulkopuolella, hai joko siirtyy sopivampaan paikkaan tai mukauttaa käyttäytymistään selviytyäkseen olosuhteista.