吐鲁番盆地气候特别干旱，天上没有云彩阻挡强烈阳光热量，地面没有水分蒸发消耗热量。吐鲁番的盆地地形，白天阳光热量不易向外散发。吐鲁番盆地海拔低，海拔越低则气温越高。

吐鲁番盆地夏季之热，主要有三个原因。第一是因为气候特别干旱，天上没有云彩阻挡强烈阳光热量，地面没有水分蒸发消耗热量，所以阳光热量得以全力用来升高气温;第二是吐鲁番的盆地地形，白天阳光热量不易向外散发。第三是这里海拔低，在海平面附近，是中国内陆干旱地区最低的地方。海拔越低则气温越高，平均每低100米上升0.6℃。

吐鲁番盆地属于独特的暖温带干旱荒漠气候。主要特点是：干燥、高温、多风。盆地内，年日照时数长;蒸发量大;降水量少但局地性强。火焰山以南夏季漫长而酷热，冬少严寒，风小雪少。春季升温迅速而不稳定，干燥少雨，风多力强。秋季秋高气爽，降温迅速，温差大。与山南相比火焰山以北四季分明，冬多严寒，夏少酷热，降水量偏多。春、秋两季较山南长半个月。

因为吐鲁番位于新疆天山东部山间盆地中，有2000多平方公里是低于海平面100米以下的低地。盆地令热气积聚，难以与外界空气交换，所以异常炎热。历史上吐鲁番最高温度曾达到47．7摄氏度，地表温度高达75．8摄氏度。当地民间流传着“沙窝里蒸熟鸡蛋、石头上烤熟面饼”的说法。吐鲁番年平均降水量仅为16．7毫米，日照时间长。