瓜州县气候以干燥度划分，属极干旱区。在1996年全国气候区划中则划属南温带干旱气候南疆区（双塔以西的干三角洲盆地）和中温带干旱气候蒙干区（干三角洲盆地外的地区）。气候特点是：“光能丰富日照长，冬冷夏热温差大，干旱少雨热量足，灾害频繁多风沙。”

1.光能丰富

全县年日照时数3260h，日照百分率每年平均为73%，太阳辐射资源丰富，年辐射总量高达63866kJ/cm2，年际间相对稳定，平均变率2.25%。

2.热量年内分布不均衡

年平均气温8.8℃，1月平均气温-10.4℃。7月平均气温24.9℃，年较差35℃。极端最高气温42℃，极端最低气温-29℃，无霜期146d。

3.干燥少雨，蒸发强烈

瓜州县东部县泉水区年降水日为26.4d，年降水量58.2～75.3mm，年蒸发量2946.8mm。年相对湿度约41%。西部年降水日为22.1d，年降水量45.7mm，年降水相对平均变率39.3%。年降水多集中在6～8月三个月，约占总降水量的58.6%，年蒸发量3140.6mm，年平均相对湿度为39%。

4.风大、沙多

瓜州县素有“世界风库”之称。八级以上大风年平均为70.7d。大风最长持续为7d。全年定时观测最大风速27m/s，瞬时风速34.5m/s。全年以3～5月大风最多，平均每月9～10d，约占全年大风总数的40%，夏季次之，冬季和秋季最少。

5.地温变差大

年平均地温11.1℃，比年平均气温高2.3℃。最热为7月，平均30.3℃。最冷1月，平均-10.2℃。地面较高温度71.3℃。极端最低温度-31.5℃。极端年较差高达102.8℃。