中卫市深居内陆，远离海洋，靠近沙漠，属半干旱气候，具有典型的大陆性季风气候和沙漠气候的特点。春暖迟、秋凉早、夏热短、冬寒长，风大沙多，干旱少雨。年平均气温在8.2～10℃之间，年均无霜期159～169天，年均降水量138～353.5毫米，年蒸发量 1729.6～1852.2毫米，全年日照时数3796.1小时。
中卫城区年平均气温10℃，极端最高36.7℃气温，年降水量138毫米，年蒸发量为1729.6毫米，为降水量的12.53倍。降水量主要集中在6～8月，占全年降水量的60%。全年无霜期平均167天，全年日照时数3006小时。
中宁县年平均气温11℃，年平均降水192.3毫米，6～8月的降水量占全年降水量的61%；年蒸发量1833.8毫米，为年平均降水量的9.54倍。
海原县年平均气温8.2℃，年平均降水量为353.5毫米，年蒸发量为1852.2毫米，为降水量的5.24倍。境内降水时空分布极不平衡，由南向北依次递减，且大多集中在夏、秋季，6～8月的降水量占全年降水量的56%，素有“十年九旱”之称，是宁夏最干旱的县市之一。
