由于北面有霍拉山，东面有库鲁克山的阻挡，北方的冷空气和焉耆盆地的湿润空气侵入库尔勒市境的势力明显减弱。铁门关成为南北疆气候的自然分界线。库尔勒市为欧亚大陆暖湿带干旱气候，光热资源十分丰富，古代是西域最早的屯田区域之一。
库尔勒属暖温带大陆性干旱气候，总日照数2990小时，无霜期平均210天，年平均气温11.4℃，最低为–28℃，年平均降水量58.6毫米，年最大蒸发为2788.2毫米，主导风向东北风。库尔勒气候温和，土质肥沃，库尔勒的母亲河——孔雀河穿市而过，在市境内达271公里，平均年径流量11.8亿立方米。