- Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, trong năm được chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 9, mùa khô từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Địa hình chia cắt mạnh đã tạo cho Thuận Châu có 03 tiểu vùng khí hậu tương đối khác nhau:
+ Vùng cao (gắn với dãy núi Copia) mang đặc trưng của khí hậu vùng Tây Bắc; mùa đông lạnh, mùa hè nóng.
+ Vùng dọc Sông Đà có đặc trưng khí hậu nóng.
+ Vùng xã dọc Quốc lộ 6 nằm giữa và chịu ảnh ảnh của hai tiểu vùng khí hậu nói trên.
- Nhiệt độ trung bình trong năm là 22,30C, mùa hè nhiệt độ trung bình từ 250C - 260C, mùa đông nhiệt độ trung bình từ 150C - 170C. Nhiệt độ cao nhất là 320C vào tháng 5, nhiệt độ thấp nhất 110C vào tháng 12.
- Tổng số giờ nắng trung bình trong năm 2.052 giờ/năm. Số giờ nắng trung bình mùa hè từ 6 - 7 giờ/ngày, mùa đông từ 4 - 5 giờ/ngày. Trung bình số ngày nắng/tháng là 25 ngày.
- Tổng lượng mưa bình quân 1.371,8 mm/năm với lượng mưa phân bố không đều ở các tháng trong năm. Mùa mưa kéo dài 5 - 6 tháng (từ tháng 4 đến tháng 9), mưa tập trung vào tháng 6, 7, 8 lượng mưa chiếm 80% tổng lượng mưa cả năm. Mùa khô lượng mưa nhỏ chỉ chiếm 20% tổng lượng mưa cả năm.
- Độ ẩm trung bình năm 80,1%, độ ẩm và lượng bốc hơi phụ thuộc vào từng thời điểm khác nhau trong năm, từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau là thời kỳ khô hạn lượng mưa ít, lượng bốc hơi nước cao hơn lượng mưa nhiều lần, độ ẩm của tầng đất mặt rất thấp, gây ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt và sản xuất của nhân dân. Mùa mưa lượng bốc hơi không đáng kể và độ ẩm tầng đất cao.
Nhìn chung khí hậu thời tiết của Thuận Châu mang đặc trưng của miền núi Tây Bắc thích hợp cho sự phát triển đa dạng về sinh học, phù hợp cho phát triển nhiều loại cây trồng khác nhau: Cây công nghiệp, cây lương thực,... và thích hợp cho chăn nuôi đại gia súc, gia cầm. Tuy nhiên yếu tố bất lợi do khí hậu đem lại cũng có những ảnh hưởng nhất định đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân.