1. Huddling: To je njihova glavna obramba pred mrazom. Zbirajo se v množičnih skupinah, imenovanih "Huddles", kjer se tesno spakirajo in si delijo telesno toploto. Pingvini v središču stika se vrtijo s tistimi na zunanji strani in tako zagotovijo, da se vsi dobijo priložnost, da se ogrejejo.
2. Gosto perje: Imajo neverjetno gosto, prekrivajoče se perje, ki lovijo plast izolacijskega zraka. Njihovo perje je tudi vodoodporno, saj jih ohranjajo suhe tudi v najhladnejših pogojih.
3. Debela plast maščobe: Cesarski pingvini imajo pod kožo debelo plast mehurčka, ki deluje kot druga plast izolacije. Ta mehurček zagotavlja tudi energijske rezerve zanje v dolgih, hladnih zimah.
4. Protitok toplotne izmenjave: Imajo specializiran krvni sistem, ki jim omogoča ohranjanje toplote. Arterije, ki nosijo toplo kri v svoje okončine, tečejo blizu žil, ki nosijo hladno kri nazaj v srce. Ta izmenjava toplote zmanjšuje izgubo toplote iz telesa.
5. Specializirano dihanje: Njihov dihalni sistem je prilagojen za ohranjanje toplote. Izdihnejo topel zrak, ki se kondenzira v plast vlage okoli nosnic. Ta vlaga se ogreje in preprečuje, da bi pobegnila.
6. Območja "toplotne izgube": Na nogah in okoli oči imajo majhna, nejasna območja, ki so posebej prilagojena za izgubo toplote. To jim omogoča, da sprostijo odvečno toploto in jim preprečijo pregrevanje.
7. Gnezdilno vedenje: Med plemensko sezono ženski cesar Penguin odloži eno samo jajce in ga pusti v skrbi za moškega. Moški bo nato inkubiral jajce 64-65 dni, tako da bo toplo pod kožo na trebuhu. V tem času se bodo moški pingvini stisnili skupaj, da bi ohranili svojo telesno temperaturo.
Te kombinirane prilagoditve omogočajo cesarskim pingvinom, da prenesejo nekaj najbolj ekstremnega mraza na zemlji, preživele temperature precej pod zamrzovanjem in celo hrepenenje po blatu.