玉溪全境地貌复杂，有湖泊、平坝、山川。海拔最高的是新平县哀牢山，海拔3137米。最低点是元江县，海拔只有327米。立体气候的特征非常明显，从四季如春的山地平坝，到被称为“天然暖房”的山谷。该市高原季风气候特征突出，气候类型多样，从准热带到温带。年平均气温15.6-23.8℃，无霜期244 -365天，年平均日照2115-2285.4小时。年平均相对温度为68-79%。抚仙湖、星云湖、杞麓湖、阳宗海四大高原湖泊。
玉溪地处低纬度高原，属中亚热带湿润季风气候。境内山、河、湖众多，山地、峡谷、湖泊、盆地相间，海拔差异大，地貌极其复杂，气候类型多样。
玉溪气候温和，年平均气温在16℃左右，一年中气温变化不大。一般最热月和最冷月的月平均温差为10度，以春秋气候为主，冬夏短，春秋长。这里夏天不热，6-8月月平均气温只有20-21℃，极端最高气温不超过32℃；冬天不冷，最冷的12月和1月平均气温在9℃左右。玉溪降雨量不多。年平均降雨量约800-950毫米，雨天130-150天。光照条件好，年平均日照时数2100-2300小时。
