门源回族自治县属高原大陆性气候,地处中纬度西风带区。具有典型的日照时间长、太阳辐射强、昼夜温差大等高原寒温湿润性气候特征。冬半年受来自西伯利亚干冷气候影响,气候比较寒冷干燥。夏半年受孟加拉湾的西南暖湿气流影响,气候凉爽湿润。具有春季多雪多风,夏季凉爽多雨,秋季温和暂短,冬季寒冷漫长的特点。全年日照时数2264.8--2739.8小时,年太阳辐射130.68--154.0千卡/平方厘米,气温日较差11.6--17.5℃,年平均气温0.8℃,年平均降水520毫米,年蒸发量100毫米。大通河自西向东流径全境,宁缠河、老虎沟河、讨拉河等28条大小河流汇入大通河。流域面积50平方公里以上的河流有31条。