平定县属于暖温带大陆季风性气候，四季分明。春季气温回升快，昼夜温差显著，冷暖年际变化较大，冷空气活动频繁，常造成“倒春寒”和晚霜冻，春旱比较严重；夏季日照时间长，气温较高，降水比较集中，由于降水量年季变化大常发生洪涝灾害或伏旱，多雷阵雨、大风、冰雹、暴雨等灾害性天气；秋季雨量骤减，天气较稳定，气候宜人，但晚秋常出现强烈的寒潮造成早霜，威胁大秋作物的成熟；冬季冷空气活动频繁，气候寒冷干燥，多晴天，降水较少。

历年平均气温11.2℃，年极端最高气温41.7℃，出现在2005年6月22日；年极端最低气温-19.1℃，出现在2021年1月7日。平均总降水量517.7mm。年最多降水量859.2mm，出现在2023年；年最少降水量259.7mm，出现在1972年。平均日照总时数2582.1h。平均相对湿度55%。平均气压929.9hpa。初霜日最早为十月上旬，终霜日最晚为次年四月下旬，无霜期年平均210天。最大冻土深度为61cm。