Mest klarvær og varme er det sør i dalen, omkring Lillehammer. I januar ligger middeltemperaturen på -9 til -10°C med relativt små forskjeller. I juli ligger Lillehammer og Vinstra på vel 15°C i middeltemperatur, mens Lesja og Elveseter ligger et 2-3 grader lavere. Gjennomsnittlig maksimumstemperatur i juli er nær 5°C høyere på Vinstra enn på Elveseter. Beliggenheten mellom fjell gir god sommervarme, men lite nedbør. Lillehammer får vel 600 millimeter nedbør årlig, mot 370 mm på Dombås og Vinstra hvor det normalt er svært lite nedbør ettervinter og vår. Tordenvær er vanligst sør i dalen og stort sett juni-august. Flommer i Lågen kan skyldes nedbør i fjellet og særlig flommer i juni-juli skyldes ofte snøsmelting i høyfjellet. Vårflommen er som regel to uker senere i Gudbrandsdalen enn i Østerdalen.