石河子市属典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热。无霜期为168～171天。≥0℃的活动积温为4023℃～4118℃，≥10℃的活动积温为3570℃～3729℃。北部地区气温低，南部高。一年中的最高气温出现在7月，平均气温25.1～26.1℃。年降水量为125.0～207.7毫米之间，一年中降水较多的月份，以北地区主要出现在7月、5月、6月和4月，降水量13.0～20.0毫米；以南地区出现在4月、5月、7月和6月，降水量21.7～27.6毫米。历史上日最大降雨量出现在1999年8月14日达39.2毫米，日最大降雪量出现在2000年1月3日达19.6毫米。地区日照充沛，年日照时数为2721～2818小时，北部地区日照时数多于南部地区。各地历年平均最多日照出现在7月。地区年（1961～2000年）平均风速1.5米/秒，静风占32%，偏南风占22%，偏西风17%，偏北风占15%，偏东风占14%。
