伊犁州境內的氣溫，以地區來看，伊犁地區年平均氣溫為8－9℃，塔城地區年平均氣溫為7－8℃，阿勒泰地區年平均氣溫為0－4℃，，即氣溫隨地勢的增高而漸低。全年以1月份（山區2月份）最冷，7月份最熱，平均年較差界於27－45℃之間，山區差值小，平原差值大；各地平均日較差在10－16℃之間，最大日較差在20－28℃之間。
在光熱方面，自治州太陽輻射通量年平均為5200－5600兆焦耳/平方米。阿勒泰地區緯度高，光熱資源為5399兆焦耳/平方米，是自治州的低值區。伊寧市、霍城縣壹帶太陽輻射通量為5563兆焦耳/平方米，是自治州光熱資源高值區。能為植物利用的光合潛力全州壹般為2600－2800兆焦耳/平方米。自治州境內年日照時數在2899－3158小時之間，日照比率平均為65％。
伊犁州平原農區無霜期壹般在150－180天。伊寧、沙灣兩縣最長為191天。山區為100－130天。
伊犁州的降水量受大氣環流和地形的影響，在西風急流帶來的大西洋暖濕氣流和南下的北冰洋氣流***同作用下，遇西敞、北東南三面環山封閉地形成“三帶四塊”降水各異的特征。
伊犁州境內蒸發量的總趨勢是從南向北增大，全州年蒸發量是1259－2381毫米。蒸發量最大的是阿勒泰地區的黑山頭，達2331毫米；蒸發量最小的出現在昭蘇縣，只有1209.5毫米。
伊犁州境內的氣壓因海拔高度相差懸殊而表現不規則。凡海拔在1000米以上的地區，氣壓都在900百帕以下；凡海拔在1000米以下地區，氣壓都在900百帕以上。其年際變化無規律，且變幅不大。其日變化以清晨為最高，至午後最低，然後又開始上升，與氣溫日變化基本成反向變化。
伊犁州境內的風速是北部大於南部。壹年中的變化，壹般從3月份增大，到11月份又減少。個別地區則相反。
伊犁州境內的災害天氣主要是，逢春初、秋末普遍有冷空氣或寒潮侵入，氣溫急劇下降，有暴風雪。初冬有霜凍，夏季有暴雨、冰雹、幹熱風等災害。寒潮多出現在春、秋兩季，入侵的途徑主要來自北方或西方的強冷空氣。侵入時間壹般在9月底開始。雷暴和冰雹多發生在山區和前山地帶，壹般出現在4－10月，主要集中在5－8月。大風主要集中在4－10月
伊犁河谷地區較新疆其余地區,冬季溫度教高,夏季較涼,河谷南部地區是高原,長冬無夏,最高溫度壹般不超過30度,伊犁河谷地區降雨量高於其它地區,尤其以南部明顯