Temperature　has　been　regarded　as　an　important　factor　for　microalgal　growth　and　the　accumulation　of　lutein　and　fatty　acid.　In　this　study,　the　lutein　and　fatty　acid　producing　microalga　Chlamydomonas　sp.　JSC4　was　cultivated　at　various　temperatures　(20,　25,　30,　35,　and　40　°C).　Maximum　biomass　productivity　(1271　mg/L/d)　and　lutein　productivity　(3.27　mg/L/d)　were　achieved　at　35　°C,　whereas　the　highest　lutein　content　(3.82　mg/g)　was　obtained　at　20　°C.　Similarly,　maximum　total　fatty　acid　(TFA)　productivity　(177.31　mg/L/d)　was　obtained　at　35　°C,　yet　TFA　content　(202.56　mg/g)　was　highest　at　20　°C　with　increased　unsaturated　fatty　acid　proportion.　It　was　observed　that　carotenoid,　fatty　acid,　and　protein　contents　increased,　but　carbohydrate　content　decreased　at　low　temperature,　which　could　be　due　to　the　modulation　of　metabolic　flux　from　carbohydrate　to　carotenoid,　fatty　acid　and　protein.　Inspection　of　gene　expression　profile　showed　that　the　lutein　biosynthesis　genes　(psy,　pds,　and　lut1)　and　fatty　acid　biosynthesis　genes　(bccp　and　bc)　were　upregulated　at　20　°C　when　nitrate　was　replete　and　at　the　beginning　of　nitrate　depletion.　This　study　will　help　to　develop　temperature　manipulation　strategy　and　provide　molecular　basis　of　genetic　engineering　for　improvement　of　the　co-production　of　lutein　and　fatty　acid　in　strain　JSC4.　©　2020　Elsevier　B.V.