En los ecosistemas alpinos, la elevación funciona en términos generales como un pronunciado gradiente térmico, con comunidades de plantas expuestas a fluctuaciones regulares en temperaturas cálidas y frías. Estas condiciones conducen a un filtrado selectivo, lo que puede contribuir a la variación a nivel de especie en la tolerancia térmica y a la divergencia genética a nivel de población. Pocos estudios han explorado la amplitud de las tolerancias térmicas de las plantas alpinas a lo largo de un gradiente térmico o la variación genética subyacente. Medimos los umbrales de calor (T) y frío (T) del fotosistema de diez especies alpinas australianas a lo largo de gradientes de elevación y caracterizamos su variación genética neutral. Para revelar los impulsores biogeográficos de las firmas genéticas actuales, también reconstruimos cambios temporales en la idoneidad del hábitat a lo largo de los rangos de distribución potencial. Encontramos variación intraespecífica en los umbrales térmicos, pero esto no estaba asociado con la elevación, ni respaldado por la diferenciación genética a escala local. En cambio, la diferenciación poblacional regional y una considerable homocigosis dentro de las poblaciones pueden, en parte, ser impulsadas por contracciones de distribución, persistencia a largo plazo y migraciones en función de la idoneidad del hábitat. Nuestros modelos de idoneidad del hábitat sugieren que las plantas alpinas distribuidas en climas frescos pueden estar amenazadas por un clima en calentamiento. Sin embargo, las amplias tolerancias térmicas observadas no reflejaron esta vulnerabilidad. Los esfuerzos de conservación deberían buscar comprender las variaciones en la tolerancia térmica a nivel de especie a través de microclimas alpinos.