Fora dos limites constantes de temperatura corporal interior (36,5ºC – 37,5ºC) são desencadeados, pelo hipotálamo, mecanismos de resposta que permitem controlar e manter uma temperatura interior estável.

O sistema sensorial do corpo reconhece quando este se encontra exposto ao frio, fazendo com que os receptores da pele respondam de forma imediata. Se a resposta for insuficiente para manter a temperatura interior do corpo normal, os receptores no cérebro registam uma descida na temperatura provocando uma sensação adicional de frio.

Em ambientes frios, a temperatura interna do corpo não desce mais do que 1 a 2ºC abaixo da temperatura normal do corpo porque este tem a capacidade de se adaptar a condições menos favoráveis. Em períodos de frio intenso dependendo da severidade das condições ambientais (temperatura, vento e humidade) e sem a protecção adequada, o corpo não consegue compensar a perda de calor, e a sua temperatura interna desce.

Para sobreviver e permanecer activo em ambientes frios, a perda constante de calor tem que ser contrabalançada pela produção de uma quantidade igual de calor.

O corpo humano perde calor para o meio através do contacto com objectos, por radiação, por convecção e por evaporação, e mantém o seu balanço de calor aumentando a sua produção através do metabolismo celular e activando os mecanismos de retenção de calor (diminuição da corrente sanguínea superficial). Factores importantes para a produção de calor incluem a ingestão de alimentos e a actividade física enquanto a retenção de calor pode ser assegurada pelo uso de vestuário apropriado.

Se continuar a exposição ao frio intenso e houver uma queda brusca da temperatura corporal, as terminações nervosas detectam a baixa temperatura e, imediatamente, o organismo começa a realizar a vasoconstrição periférica dos vasos sanguíneos, principalmente dos da pele, com o objetivo de diminuir a perda do calor e estabilizar a temperatura interna. O principal efeito que resulta desta situação é que o sangue deixa de transportar calor do interior do corpo para a sua superfície, fazendo com que a pele e os tecidos subcutâneos arrefeçam.

À medida que o corpo arrefece, a segunda forma de retenção de calor no corpo ocorre através dos calafrios, que consistem numa contração aleatória involuntária das fibras musculares superficiais, o que vai aumentar a produção de calor. Uma pessoa em repouso, ao tremer de forma intensa, pode multiplicar por três ou quatro vezes a sua produção de calor metabólico e aumentar a temperatura corporal interior em cerca de 0,5ºC.

Nos casos, em que é perdida maior quantidade de calor do que aquela que os processos combinados de produção de calor e mecanismos de retenção de calor podem gerar, a temperatura interna do corpo pode descer abaixo dos 35ºC.

Por outro lado, o volume de sangue tem que ser reduzido para prevenir uma sobrecarga na circulação com a quantidade de sangue que foi deslocado da pele. Desta forma, os fluidos são perdidos do sangue para os tecidos, os quais vão remover o excesso de volume, deixando o sangue mais concentrado e mais suscetível de formar coágulos, podendo levar à ocorrência de ataques do coração ou Acidentes Vasculares Cerebrais (AVC).

À medida que a humidade do corpo é perdida através de vários processos de evaporação, o volume total de líquidos existentes no corpo é reduzido, o que pode levar à desidratação. Este decréscimo no nível de fluidos torna o corpo mais suscetível à hipotermia e outras doenças provocadas pelo frio.

Para além das temperaturas baixas, os factores que mais contribuem para o agravamento de situações provocadas pelo frio são a exposição ao vento e à humidade relativa do ar.

Vento é um factor importante que aumenta a suscetibilidade do indivíduo à hipotermia devido à sua capacidade de causar perda de calor por convecção e evaporação.

Humidade relativa do ar provoca um efeito prejudicial ao corpo em ambientes frios em função da perda de calor do corpo. A água é 25 a 30 vezes mais condutiva de calor do que o ar, isto é, qualquer indivíduo em contacto com a humidade pode perder de 25 a 30 vezes mais calor do corpo do que se o ambiente estivesse seco.

Primeiramente, o frio afecta as extremidades do corpo, como sejam as mãos e os pés que têm uma temperatura inferior à temperatura interior do corpo, têm uma maior superfície na relação área/volume e porque é mais provável estarem em contacto com superfícies frias do que as outras partes do corpo. Além disso, o corpo conserva o calor protegendo os órgãos internos e portanto reduzindo a circulação do sangue nas extremidades.

A forma mais severa de lesão provocada pelo frio é a hipotermia que resulta da excessiva perda de calor do corpo e da consequente descida da temperatura corporal interior.