吐鲁番盆地属大陆
荒漠性气候，干旱炎热，年降水量约16毫米，蒸发量高达3000毫米，夏季最高气温有过49.6℃的纪录，6～8月平均最高气温都在38℃以上。中午的沙面温度，最高达82.3℃，因此这里自古有“
火洲”之称。日照时间长，全年约3200小时，无霜期210天左右。由于盆地气压低，吸引气流流入，这里也是全国有名的“
风库”。达坂城吹下的春季风暴，每秒达50米，七角井吹下的大风，曾吹翻过车辆。
盆地的地下水资源十分丰富，其水源主要是天山的冰雪融水。冰雪融水在通过地下 从太空拍摄的吐鲁番盆地粗砂砾层向盆地渗透过程中，被火焰山所截，在山间沟谷呈泉涌出地面，并汇成河流。河流两岸田园苍翠，风景秀丽，盛产瓜果，最著名的水果品种是无核白葡萄和哈密瓜。位于吐鲁番市东北10千米处的葡萄沟久负盛名。该沟长7千米，宽约2千米，横穿火陷山，东西两侧山峰对峙，沟内泉水欢流，果树丛生，清爽宜人。一行行参天白杨郁郁葱葱，满沟满坡的葡萄架层层叠叠，一串串葡萄如翡翠般嫩绿，晶莹夺目，被誉为“中国的绿珍珠”