Loin de l’océan et entouré de tous côtés par des montagnes, le Xinjiang est caractérisé par un climat continental tempéré, avec un fort ensoleillement, à raison de 2 500 à 3 500 heures par an, de faibles précipitations et un air sec. Les précipitations annuelles se montent en moyenne à 150 mm, mais varient beaucoup d’une région à l’autre à l’intérieur de la province. De manière générale, il fait plus doux l’hiver et plus chaud l’été dans le sud que dans le nord. Dans la plupart des régions de la province, on note un fort écart de température entre le jour et la nuit au printemps et en été, et une différence bien marquée entre l’automne et l’hiver. Le mois le plus froid est janvier, avec des températures descendant à moins 20 degrés dans le bassin de Dzoungarie. Le canton de Fuyun, situé à la lisière septentrionale du bassin, est réputé être l’un des endroits les plus froids du pays : les températures les plus basses de Chine y ont été enregistrées, avec un record établi à moins 50,15°C. Durant le mois de juillet, le plus chaud de l’année, la température moyenne à Turpan, surnommée « la terre de feu » est de 33 degrés. Un record de chaleur national y a été enregistré lorsque le mercure y a atteint les 49,6°C.