四川盆地地形閉塞，氣溫高於同緯度其他地區。最冷月均溫5～8℃，較同緯度的上海、武漢及緯度偏南的貴陽高2～4℃。極端最低溫-6～-2℃。霜雪少見，年無霜期長280～350天，位於長江河谷中的長寧全年無霜。 盆地各地夏季始於5月底，夏長4～5個多月，最熱月氣溫高達26～29℃，長江河谷近30℃，盆地東南部極端最高溫往往超過40℃，重慶、彭水曾出現44℃，故重慶亦為長江流域的三大“火爐”之壹。盛夏連晴高溫天氣又造成盆地東南部嚴重的夏伏旱。 各地年均溫16～18℃。10℃以上活動積溫4500～6000℃，持續期8～9個月，屬中亞熱帶。東南部的長江河谷積溫超過6000℃，如綦江積溫超過6100℃，相當於中國南嶺以南的南亞熱帶氣候。盆地氣溫東高西低，南高北低，盆底高而邊緣低，等溫線分布呈現同心圓狀。盆地邊緣山地氣溫具有垂直分布特點，如峨眉山、金佛山海拔升高百米，氣溫遞減0.55℃和0.61℃。峨眉山頂年均溫僅3℃，10℃以上活動積溫586℃，氣候上相當於寒溫帶和亞寒帶。 四川盆地年降水量1000～1 300毫米，盆地邊緣山地降水十分充沛，如樂山和雅安間的西緣山地年降水量為1 500～1800毫米，為中國突出的多雨區，有“華西雨屏”之稱。但冬幹、春旱、夏澇、秋綿雨，年內分配不均，70～75%的雨量集中於6～10月。最大日降水量可達300～500毫米。“巴山夜雨”自古聞名，夜雨占總雨量的60～70%以上。盆地區霧大濕重，雲低陰天多。峨眉山、金佛山是中國霧日最多地區，年相對濕度之高也為中國之冠。盆地年日照僅900～1300小時，年太陽輻射量為370～420千焦耳/平方厘米，均為中國最低值，故有“蜀犬吠日”之說。