吐鲁番盆地具有独特的暖温带干旱荒漠气候。主要特点是:干燥、高温、多风。流域内，全年日照时间长；蒸发量大；降水少但局地性强。火焰山以南，夏季漫长炎热，冬季不那么严寒，风雪较少。春季气温上升快且不稳定，干燥少雨，风大。秋高气爽，气温下降快，温差大。与山南相比，火焰山北部四季分明，冬季寒冷多，夏尔·凡多姆海恩酷热，降水多。春秋比山南长半个月。1.温度。吐鲁番地区年平均气温明显分为两个气候带，相差近2℃。海平面以下流域、海平面以上流域、戈壁、沙漠、山区年平均气温也有差异。全年气温1月最冷，7月最热，全年气温在40-47.5℃之间。春秋两季气温变化剧烈，尤其是春季，月平均升温速率约为10℃。冬季(12月-2月)气候特征:干燥寒冷，冷期短，少风少雪，积雪不稳定，天气晴朗。平均冬季:吐鲁番、托克逊11月23日，鄯善11月16日。冬季最低气温分别为-25.2℃、-26.3℃和-24.6℃，均出现在70年代中后期。冬季最大冻土深度:吐鲁番83cm，鄯善117cm，托克逊86cm。春季(3-5月)气候特征:升温快且不稳定，干燥少雨，春旱严重，风大，早春。平均春季(平均气温稳定在0℃以下):吐鲁番2月19日，鄯善2月28日，托克逊2月21日。夏季(6-8月)气候特点:初夏，日照充足，炎热期长，高温酷热，风热干燥天气，降水少但局地性强，常造成局部洪涝。两县一市平均夏期:吐鲁番4月27日，鄯善5月12日，托克逊5月2日。平均高温日数(最高气温≥35℃的天数)分别为98天、71天和92天。极端高温(最高气温≥40℃的天数)分别为34天、13天和29天。呕吐、蒸和支撑的最高温度分别为47.7℃、46.5℃和48.0℃。秋季(9-11月)气候特点:秋高气爽，天气晴朗，降温快，昼夜温差大，大风天气少，日照充足，降雨量少。平均初霜冻期:吐鲁番11月4日，鄯善10月21日，托克逊10月29日。2.降水概况吐鲁番是中国降水最少、最干燥的地方，也是世界上干旱少雨的地区之一。年平均降水量16.4mm，分布不均，季节差异大，连续性降水较少，多为间歇性。山地比盆地多，北部山地比南部多，由北向南逐渐减少，南部较少；没有降水的日子长。同时，年降水量差异很大；北方最高年份达到76.8mm(1998年鄯善)，最低年份只有12.6mm(1985年鄯善)；南方降雨量达到33.4毫米(1998年吐鲁番)，只有4.3毫米(1976年吐鲁番)。全年降水量夏季最高，春季次之。3.日照与蒸发吐鲁番太阳辐射强，日照时间长，光能丰富。年平均总辐射为5938.3 MJ/m2，最高为6397.0 MJ/m2，最低为5648.2 MJ/m2。年中最大值出现在7月，为680.3-800.2 MJ/m2，春季大于秋季。年平均总日照时数为3056.4小时，年总日照时数最大值为3349.6小时，最小值为2829.7小时，年日照百分率为69%。吐鲁番气候干燥，蒸发能力强，平均蒸发量2837.8mm蒸发量的变化特征是:由北向南逐渐增大，春末和夏季蒸发量最大，4-8月蒸发量占全年的75%以上。
