新疆远离海洋，又有许多高海拔的山脉围绕，阻挡了来自印度洋的水气，形成典型的内陆干旱、半干旱气候。
新疆气候的一个重要特征是春秋短暂，夏冬漫长。每年4月底，树木才吐新绿，紧接着就进入了炎热干旱的夏季。10月份，落叶与大雪一起飞舞，开始了冰天雪地的冬季。这常常使人产生新疆只有夏天和冬天的感觉。
新疆日照强烈，在全国仅次于西藏，全年日照时间接近3000小时。气温最高的地方是吐鲁番，温度会极端到近50摄氏度，地上随意摆个鸡蛋也许都能熟。气温最低的地方是阿尔泰山南侧的富蕴县，零下50摄氏度在那里的冬天是常有的。
新疆昼夜温差大，这是著名的，故历来有“早穿皮袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”之说。无论在南疆和北疆，昼夜温差都在12摄氏度以上，但是如果你到了戈壁或沙漠，昼夜气温相差可达20-30摄氏度！一般说，冬季气温北疆高于南疆，夏季气温南疆高于北疆。
新疆下雨不多，雨量较大的地方是伊犁的一些谷地，罗布泊是最少的――一年降水量只有20毫米。进入新疆山区却要注意防雨，山里的气候是说变就变的。
此外，寒潮与风沙是新疆气候的主角，寒潮涌入时常常会有暴风雪。春季是风最大的时候，克拉玛依的一些山口隘道、吐鲁番、哈密都是重要刮风区，喀什在这个时候常常会漫天黄土。在沙漠、戈壁中有时会有较大的旋风，如果遇上并且防护得当，这会是一种特殊的景观。阿拉山口常年强风，路边的植物都被风吹得向同一个方向歪着长。