乌鲁木齐是世界上离海洋最远的城市，属中温带大陆性干旱气候，最热的是7、8月，平均气温25.7℃；最冷的是1月，平均气温-15.2℃。
乌鲁木齐春天来得迟，北郊一带3月26日步入春天；市区要晚两个星期，到4月8日春天来临；南郊还要迟十几天，4月20日左右山前才见绿波。每年从6月上旬起，乌鲁木齐之春自北而南相继结束。春雨占全年降水的40%左右，对春播及旱地作物十分有利。
夏季的乌鲁木齐城郊山区山花烂漫，市区林带茂盛；北郊的夏季，才62天；而南山牧场却没有真正的夏天，春秋相连。乌鲁木齐夏天热而不闷，昼夜温差大，城区夏季平均气温为23℃。
乌鲁木齐的秋天从每年8月24日开始。北部平原推迟10天，入秋后，天气环境比较稳定，天气不冷不热，温和宜人。9月下旬以后，冷空气频频袭来，气温下降迅速。10月份昼夜温差增大。当地民谣中有“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的说法。
乌鲁木齐城区的冬天，每年从11月3日到次年4月8日长达150天。乌鲁木齐市三面环山，北部好似一个朝向准噶尔盆地的喇叭口。由于天山屏障，冷空气往往滞留在盆地内。南郊山前丘陵却有一条“暖带”，一月份气温要比市区高4、5度。这种独特的冬季气候条件，适应进行大棚蔬菜生产，而且南郊积雪长达175天。
