Estudiar las variaciones a largo plazo en los eventos cálidos y fríos y sus causas bajo el calentamiento global es importante para comprender el cambio climático urbano, la planificación y el desarrollo sostenible, así como para la prevención y mitigación de desastres. En este estudio, tomando como ejemplo la megaciudad de Nanjing en China, analizamos las tendencias y características de la temperatura media diaria, la temperatura máxima diaria, la temperatura mínima diaria y los eventos cálidos y fríos desde 1960 hasta 2021, y su asociación con los patrones meteorológicos sinópticos (PMS) y la urbanización. Los resultados mostraron que, en los últimos 62 años, las temperaturas máxima/media/mínima en Nanjing han mostrado una tendencia al alza significativa (en la estación urbana aumentaron a tasas de 0.17, 0.34 y 0.67 grados C/década), siendo las temperaturas mínimas las más significativas. En primavera, la tasa de calentamiento de la temperatura media fue la mayor, alcanzando 0.45 grados C/década. Todas las demás estaciones tuvieron su mayor tasa de calentamiento en sus temperaturas mínimas, alcanzando 0.38 grados C/década, 0.73 grados C/década y 0.67 grados C/década en verano, otoño e invierno, respectivamente. Las temperaturas extremas altas mostraron una tendencia a la baja hasta mediados de la década de 1980, estrechamente relacionadas con la disminución de los dos PMS con vientos predominantes del suroeste (Tipos 1 y 2), mientras que a partir de entonces se observó una tendencia al alza significativa, principalmente relacionada con el aumento de los PMS con vientos predominantes del sureste (Tipos 3 y 4). El número de días cálidos estuvo fuertemente correlacionado positivamente con las temperaturas extremas altas durante el período de estudio, y aproximadamente el 91% de la variación interanual de los días cálidos puede explicarse por la variación de las temperaturas extremas altas. Las temperaturas extremas bajas mostraron una tendencia a la baja significativa. El número de noches frías estuvo fuertemente correlacionado positivamente con las temperaturas extremas bajas, y aproximadamente el 85% de la variación interanual de las noches frías puede explicarse por la variación de las temperaturas extremas bajas. El efecto de la urbanización fue básicamente positivo, contribuyendo más a las temperaturas medias y en segundo lugar a las temperaturas mínimas, con contribuciones de calentamiento del 26.5% y 20.9%, respectivamente, y una contribución insignificante a las temperaturas máximas. El efecto de la urbanización sobre las temperaturas extremas altas no fue significativo, pero la contribución del calentamiento a las temperaturas extremas bajas alcanzó el 27.9%. Nuestros resultados tienen importantes implicaciones para la predicción futura del clima urbano, así como para la evaluación de impactos y la toma de decisiones en la planificación urbana.