准格尔旗地处鄂尔多斯高原东侧，属于典型的中温带大陆性半干旱气候，四季分明，无霜期较长，日照充足。受季风影响，冬春季多偏西风夏秋季多西南风，冬季漫长而寒冷，春季气温起伏变化较大，多风少雨，夏季炎热短暂、雨水集中，易发生局地性短时强降水、冰雹、大风等强对流天气，并诱发洪涝灾害秋季气温迅速下降，气候凉爽。
全旗气温变化随纬度变化有一定差异，年平均气温7.8℃，一月份气温最低，月平均气温零下10.6℃，极端最低气温-30.9℃，出现在1971年1月11日七月份气温最高，月平均气温23.4℃，极端最高气温40.4℃，出现在2005年6月22日。昼夜温差较大，累年夏季平均日较差12.2℃，冬季平均日较差14.4℃。近几年，在全球气候变暖的大背景下，准格尔旗年平均气温连续七年高于历年平均气温。
