西北地区降水稀少、气候干旱是本区主要的气候特征。西北地区深居内陆，距海遥远，再加上高原、山地地形较高对湿润气流的阻挡，导致本区降水稀少，气候干旱，形成沙漠广袤和戈壁沙滩的景观。西部地区仅东南部少数地区为温带季风气候，其他的大部分地区为温带大陆性气候和高寒气候，冬季严寒而干燥，夏季高温，降水稀少，自东向西呈递减趋势。
由于气候干旱，气温的日较差和年较差都很大。西北地区大部属中温带和暖温带大陆性气候，局部属于高寒气候。吐鲁番盆地为全国夏季最热的地区。西北地区包括大兴安岭以西，昆仑山—阿尔金山—祁连山和长城以北，包括内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、宁夏回族自治区和甘肃省的西北部。
