新疆は海から遠く離れ、温帯性の大陸性気候をつくりだす山々に囲まれています。日照時間は年間500時間程です。降水量が少なく乾燥している気候は他の特色もあります。例年の降水量は平均およそ150ミリメートルですが局地的に所々で降水量は大きく異なります。
一般的に南の地方は北よりも冬は暖かく、夏は暑いです。多くの地域では春と夏の朝晩の気温差が大きいことや秋と冬の入れ替えなどの特徴があります。最も寒いのは1月でジャンガリアンバシンでは平均気温が氷点下20度になります。バシンの北の端、コクトカイでは全国で最も低い気温、氷点下50.15度を記録し、中国でも最も寒い地域の1つになっています。
最も暑いのは7月で、トルファンは『火炎の地』として知られており平均気温は33度以上あります。かつて最高気温が49.6度まで上がり全国一になりました。