Западная Сибирь — страна с достаточно суровым, континентальным климатом. Большая протяженность ее с севера на юг обусловливает отчетливо выраженную зональность климата и значительные различия климатических условий северных и южных частей Западной Сибири, связанные с изменением количества солнечной радиации и характером циркуляции воздушных масс, особенно потоков западного переноса. Южные провинции страны, расположенные в глубине материка, на большом расстоянии от океанов, характеризуются, кроме того, большей континентальностью климата.

В холодный период в пределах страны осуществляется взаимодействие двух барических систем: области относительно повышенного атмосферного давления, располагающейся над южной частью равнины, области пониженного давления, которая в первой половине зимы протягивается в виде ложбины исландского барического минимума над Карским морем и северными полуостровами. Зимой преобладают массы континентального воздуха умеренных широт, которые поступают из Восточной Сибири или образуются на месте в результате выхолаживания воздуха над территорией равнины.

В пограничной полосе областей повышенного и пониженного давления нередко проходят циклоны. Особенно часто они повторяются в первой половине зимы. Поэтому погода в приморских провинциях весьма неустойчива; на побережье Ямала и Гыданского полуострова ручаются сильные ветры, скорость которых достигает 35-40 м/сек. Температура здесь даже несколько более высокая, чем в соседних лесотундровых провинциях, расположенных между 66 и 69° с. ш. Однако южнее зимние температуры опять постепенно повышаются. В целом же зима характеризуется устойчивыми низкими температурами, оттепелей здесь мало. Минимальные температуры на всей территории Западной Сибири почти одинаковы. Даже вблизи южной границы страны, в Барнауле, бывают морозы до -50 -52°, т. е. почти такие же, как на крайнем севере, хотя расстояние между этими пунктами составляет более 2000 км. Весна короткая, сухая и сравнительно холодная; апрель даже в лесоболотной зоне еще не вполне весенний месяц.

В теплое время года над страной устанавливается пониженное давление, а над Северным Ледовитым океаном формируется область более высокого давления. В связи с этим летом преобладают слабые северные или северо-восточные ветры и заметно усиливается роль западного переноса воздуха. В мае происходит быстрое повышение температур, но нередко, при вторжениях арктических масс воздуха, бывают возвраты холодов и заморозки. Наиболее теплый месяц — июль, средняя температура которого - от 3,6° на острове Белом до 21-22° в районе Павлодара. Абсолютный максимум температуры — от 21° на севере (остров Белый) до 40° в крайних южных районах (Рубцовск). Высокие летние температуры в южной половине Западной Сибири объясняются поступлением сюда прогретого континентального воздуха с юга — из Казахстана и Средней Азии. Осень наступает поздно. Еще в сентябре днем стоит теплая погода, но ноябрь даже на юге уже настоящий зимний месяц с морозами до — 20 -35°.

Большая часть осадков выпадает летом и приносится воздушными массами, приходящими с запада, со стороны Атлантики. С мая по октябрь Западная Сибирь получает до 70-80% годовой суммы осадков. Особенно много их в июле и августе, что объясняется интенсивной деятельностью на арктическом и полярном фронтах. Количество зимних осадков сравнительно невелико и составляет от 5 до 20-30 мм/мес. На юге в некоторые зимние месяцы снег иногда совсем не выпадает. Характерны значительные колебания количества осадков в разные годы. Даже в тайге, где эти изменения меньше, чем в других зонах, осадков, например, в Томске, выпадает от 339 мм в засушливый год до 769 мм во влажный. Особенно большие различил наблюдаются в лесостепной зоне, где при средней многолетней сумме осадков около 300-350 мм/год во влажные годы выпадает до 550-600 мм/год, а в сухие — всего 170-180 мм/год.

Равнинный рельеф Западной Сибири способствует ярко выраженной зональности в распределении почв и растительного покрова. В пределах страны располагаются постепенно сменяющие одна другую тундровая, лесотундровая, лесоболотная, лесостепная и степная зоны. Географическая зональность напоминает, таким образом, в общих чертах систему зональности Русской равнины. Однако зоны Западно-Сибирской равнины обладают и рядом местных специфических особенностей, заметно отличающих их от аналогичных зон Восточной Европы. Типичные зональные ландшафты располагаются здесь на расчлененных и лучше дренируемых плакорных и приречных участках. На слабодренированных междуречных пространствах, сток с которых затруднен, а почвы обычно сильно увлажнены, в северных провинциях преобладают болотные ландшафты, а на юге — ландшафты, формирующиеся под влиянием засоленных грунтовых вод. Таким образом, здесь значительно большую, чем на Русской равнине, роль в распределении почв и растительного покрова играют характер и густота расчленения рельефа, обусловливающие существенные различия в режиме увлажнения почв.