亚高压的中心之一，夏季受东南季风影响温暖湿润，冬季受冷气团影响气温甚低，是世界上最冷的首都。在乌兰巴托，夏季短暂而温暖，漫长的冬季非常寒冷干燥，冬季清晨温度最低可达摄氏零下四十度。位于市郊博克多汗山上的气象台录得年平均气温为-0.4摄氏度，与格陵兰首府努克相当。不同的是乌兰巴托在4月末到10月初比较温暖，而冬季更加寒冷。乌兰巴托极端最低气温-42.2摄氏度，最高39.0摄氏度。乌兰巴托位于季节冻土带，夏季会出现土壤开裂导致地基损坏，因此当地先民住在没有地基的蒙古包内。
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