Климатический индекс по международной классификации — Dfb (умеренно холодный с равномерным увлажнением и нежарким летом). Основные особенности климата Новосибирской области определяются ее положением в средней части обширного Евроазиатского континента. Удаленность от Атлантики и Тихого океана определяет четко выраженную континентальность климата, проявляющуюся в значительной разнице температур между зимой и летом — 38 °С. В Прибалтике или на Камчатке, на тех же широтах, разница между зимой и летом составляет 22–23°С. Еще одним характерным следствием удаленности от Атлантики можно считать значительное для этих широт число часов солнечного сияния. К примеру, в Новосибирске продолжительность солнечного сияния составляет 2083 часа в год, это на 325 часов больше, чем в Москве. Географическим положением определяются и особенности циркуляции атмосферы над Западной Сибирью. В связи с тем, что равнина открыта к северу, она легкодоступна воздействию арктических воздушных масс, которые отличаются большой сухостью и низкими температурами во все времена года. В холодное время года южную половину Западной Сибири занимает азиатский антициклон, представляющий собой обширный очаг холодного сухого воздуха. В теплую половину года очаг холодного континентального воздуха разрушается и циклоническая деятельность преобладает по всей территории Западной Сибири. Атлантический воздух приходит сюда уже сильно трансформированным и нередко полностью перерождается здесь в сухой континентальный. За год в районе выпадает от 300 мм на юге до 500 мм осадков на севере, что на 200 мм меньше, чем в европейской части. В теплую половину года выпадает до 70% годовой нормы.

Зима в области продолжительная и холодная. Средняя температура января –19°С. Период от образования снежного покрова в первой декаде ноября до появления дневных оттепелей составляет 5 месяцев. Осадков выпадает немного, но из-за редких оттепелей к марту высота снежного покрова на севере области достигает 50 см. Преобладающие типы погоды зимой — умеренно морозные и значительно морозные без ветра и со слабым ветром. В первой декаде апреля устойчивый снежный покров разрушается, знаменуя окончание зимы. Весна на юге Западной Сибири протекает быстро. Это период, когда средние суточные температуры повышаются от 0°С до 10°С. В Новосибирской области весна продолжается не более двух месяцев, в течение которых происходит переход от зимнего типа циркуляции атмосферы на летний. Азиатский антициклон разрушается, открывая дорогу циклонам. Усиливается меридиональная составляющая в перемещении воздушных масс, что способствует периодическому возврату холодов из Арктики или притоку очень теплого воздуха из Казахстана и Средней Азии. Несмотря на то что похолодания возможны и в апреле, и в мае, преобладающими становятся оттепельные, а затем и безморозные погоды. Лето как сезон с устойчивыми средними температурами выше 10°С длится со второй половины мая до середины сентября. Средняя температура июля в области равна 18–19°С, что характеризует лето как теплое. Преобладающими типами погод являются погоды малооблачные и облачные с осадками и без осадков. За три летних месяца на территории области выпадает почти половина годовой нормы осадков. Но поскольку летние осадки носят ливневый характер и, как правило, не являются продолжительными, то пасмурные и дождливые погоды не преобладают ни в одном из летних месяцев. Период с комфортной погодой, когда днем выше 20°С, а ночью не ниже 10°С, начинается с 10 июня и продолжается до 15 августа.

Осень на юге Западной Сибири относительно короткая. С середины сентября среднесуточная температура переходит через 10°С в сторону понижения, и в первой декаде ноября устанавливаются погоды с устойчивыми морозами. На первую декаду ноября приходятся средние даты образования устойчивого снежного покрова в центральных районах области.