新疆远离海洋，深居内陆,四周有高山阻隔，海洋湿气不易进入，形成明显的温带大陆性气候。
气温变化大，日照时间长（年日照时间达2，500-3，500小时），降水量少，空气干燥。新疆年平均降水量为150毫米左右，但各地降水量相差很大。
一般说，冬季气温北疆高于南疆，夏季气温南疆高于北疆。最冷月（ 1月 ）， 平均气温在准噶尔盆地为零下20度以下，该盆地北缘的富蕴县绝对最低气温曾达到 零下50.15度，是全国最冷的地区之一。
最热月（7月），平均气温在号称“火洲” 的吐鲁番为33度以上，绝对最高气温曾达至49.6度，居全国之冠。
由于新疆大部分地区春夏和秋冬之交日温差极大，故历来有“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜” 之说。