Abstract Wetland methane (CH 4 ) emissions ( $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> ) are important in global carbon budgets and climate change assessments. Currently, $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> projections rely on prescribed static temperature sensitivity that varies among biogeochemical models. Meta-analyses have proposed a consistent $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> temperature dependence across spatial scales for use in models; however, site-level studies demonstrate that $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> are often controlled by factors beyond temperature. Here, we evaluate the relationship between $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and temperature using observations from the FLUXNET-CH 4 database. Measurements collected across the globe show substantial seasonal hysteresis between $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and temperature, suggesting larger $${F}_{{{CH}}_{4}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>F</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>C</mml:mi> <mml:mi>H</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mn>4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> sensitivity to temperature later in the frost-free season (about 77% of site-years). Results derived from a machine-learning model and several regression models highlight the importance of representing the large spatial and temporal variability within site-years and ecosystem types. Mechanistic advancements in biogeochemical model parameterization and detailed measurements in factors modulating CH 4 production are thus needed to improve global CH 4 budget assessments.