Одно из ограничений применения закона охлаждения Ньютона —  необходимость постоянства температуры окружающей среды во время охлаждения тела. 1 Если температура среды меняется, закон не выполняется. 1

Кроме того, закон охлаждения Ньютона справедлив только при малых разностях температур. 2

Также на скорость охлаждения влияет коэффициент теплопроводности, который зависит от геометрии тела, состояния поверхности, режима теплопередачи и других факторов. 4 С увеличением коэффициента (например, вследствие увеличения площади поверхности) тело будет охлаждаться быстрее. 4