石河子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125.0～207.7mm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13.0～20.0mm；以南地区出现在4月、5月、7月和6月，降水量21.7～27.6mm。历史上日最大降雨量出现在1999年8月14日达39.2mm，日最大降雪量出现在2000年1月3日达19.6mm。

石河子的天气啊是爱憎分明的，夏天热的要死，冬天冻的人哆嗦，夏天零上几十度，冬天零下几十度，夏天过完就是冬天，就没有秋天，冬天过完就是夏天，没有春天，冬天大雪纷飞，夏天艳阳高照，石河子雨水很少，一年也下不了几次雨，夏天早上五点多钟天就亮了，晚上要十点半天才黑，冬天早上要十点多天才亮，下午不到七点天就黑了。