屬暖溫帶大陸性干旱氣候帶。境內四季分明、光照長、氣溫年和日變化大,降水稀少,蒸發旺盛。夏季炎熱,但酷暑期短;冬無嚴寒,但低溫期長;春夏多大風、沙暴、浮塵天氣。因地形復雜,氣候差異較大,大體可分為5個區:
二、沙漠荒漠氣候區。喀什南部、麥蓋提東部和葉城東北部,年平均氣溫在11℃以上,冬季寒冷,夏季酷熱,冷暖變化劇烈。降水稀少,氣候干燥,年降水量在40毫米以下。風沙多,日照強。
三、山地丘陵氣候區。葉城中部,巴楚和伽師北部,年平均氣溫在11℃以下,冬季較長,夏季短促,年降水量在70毫米以上,夏季溫熱,冬季偏暖。
四、帕米爾高原氣候區。主要是塔什庫爾干塔吉克自治縣。 年平均氣溫在5℃以下,冬季漫長寒冷,夏季溫和。降水較少,主要集中在春夏兩季。大風日數多,光照充足,輻射強,天氣晴朗。
五、昆侖山氣候區。主要包括塔什庫爾干塔吉克自治縣南部和葉城縣南部。年平均氣溫在5℃以下,山峰終年積雪,氣候嚴寒,空氣干燥,低壓缺氧,風大雪多,天氣多變。全年可分為冷暖兩季。