吐鲁番盆地不仅干，而且热。由于吐鲁番盆地距海遥远，暖湿气流难以到达。吐鲁番盆地云层稀少，一年之中的绝大多数时间，吐鲁番盆地都是一片蓝天。由于缺少云层遮蔽，太阳光直射地面，地表温度迅速上升。加之其为盆地，受下沉气流控制，热量难以散发。因此吐鲁番盆地的纬度虽然较高(43Nº)，但夏季气温极高。
新疆各地年平均气温图
吐鲁番盆地是新疆地区年平均温度最高的地方，其年平均温度约13.0-15.7℃，大致与处于北亚热带的南阳市相当。吐鲁番盆地的年温差很大，最热月与最冷月的平均温度差约在40℃左右。吐鲁番盆地的夏季极为炎热，七月平均温度为32.2度。曾经录得的极端最高温度为49.6℃，是中国夏季最炎热的地方。
吐鲁番盆地气候炎热，年温差和日温差都很大，有利于瓜果的糖份积累，因此吐鲁番的瓜果被称为中国最甜的瓜果。虽然盆地内降水稀少，但盆地北部边缘的博格达山脉山势山耸，平均海拔在4000m以上，能够拦截高空水汽，因此降水较多，年降水量在300㎜以上。这些降水被以冰雪和地下水的形势储存下来。
葡萄沟的葡萄园
每年春夏的雪山融雪水，以及当地人民所创造的坎儿井，为当地带来了灌溉水源。勤劳的当地人民利用这些宝贵的水资源，在干旱的土地上开辟出了无数的绿洲。这些绿洲既是当地人民的生命之源，也是古代丝绸之路得以形成的原因，是商路上的商人穿行东西方的生存保障。
