锡林郭勒盟属中温带干旱、半干旱大陆性季风气候，春季多风易干旱，夏季温凉雨不均，秋季凉爽霜雪旱，冬季漫长冰雪茫。大部分地区年平均气温在0～3℃之间，北部中蒙边境地区和灰腾梁一带年平均气温0℃以下，1月平均气温－17℃以下，北部多在－20℃以下，部分地区－40℃以下，局部地区－45℃以下。全年除7月份外，日最低气温均可出现0℃以下。全盟大部分地区年平均风速为4～5米/秒，西南部5米/秒以上。最大风速普遍在24～28米/秒，局部瞬间34米/秒。大风日数（≥8级），全年大部地区在60～80天之间。全年盛行偏西风。年降雨量大部分地区为200～350毫米，大兴安岭余脉西坡及阴山余脉北坡局部地区在400毫米以上，西部地区局部不足150毫米，全年雨量大部集中于6～8月间。全年蒸发量1700～2600毫米之间。全年日照时数西部地区在3 200小时以上，南部地区大部在2700～3100小时之间，中部和东部地区不足3000小时，其他地区在2900～3000小时之间。无霜期100～120天。

五月上旬，历年平均气温为10.30C，旬降水量历年平均值为8.6毫米，旬日照时数历年平均值为89.2小时，历年平均风速为4.5米/秒。锡林浩特地区十月上旬，历年平均气温为6.10C，旬降水量历年平均值为4.1毫米，旬日照时数为81.9小时，月最高气温25.80C，最低气温高于-100C，月平均风速为3.3米/秒。