内陸特有の気候で年間の気温差が大きい。夏は緯度の割に暑く、冬は北海道の中でも屈指の寒さとして知られている。
1902年(
明治35年)
1月25日には、日本の気象官署での観測史上最低気温となる-41.0℃を記録した。しかし、近年は都市化などの影響による高温傾向によって、-20℃以下となる日が減少している。なお、郊外の
江丹別地区では、近年においてもしばしば-30℃以下を記録している。年間を通して風が弱く、冬に
地吹雪が発生することはほとんど無い。降水量も北海道内では少なく、全国平均値の半分程度である。これは、
梅雨が無く、
台風の影響もあまり受けないためで、夏は
真夏日が10日前後記録されるなど北海道にしては高温であるものの、
室蘭市や
函館市など海岸部と比べて湿度が低く乾燥した気候であり、体感温度は低く過ごしやすい。