准噶尔盆地属中温带气候。太阳年总辐射量约565千焦耳/平方厘米：年日照时数北部约3 000小时，南部约2 850小时。盆地北部、西部年均温3～5℃，南部5～7.5℃。盆地东部为寒潮通道，冬季为中国同纬度最冷之地，富蕴1月均温为－28.7℃。10℃以上活动积温3 000～3 500℃

准噶尔盆地气候类型

由于盆地西部有缺口，利于较湿润的大西洋气流侵入，盆地年平均降水量可达150毫米左右。冬季有稳定积雪，气候没有塔里木盆地那么干燥。可以简单的认为它属于温带大陆性气候，全年降水稀少，气温变率大。