Климат Челябинской области континентальный. Зима холодная и продолжительная, лето относительно жаркое с периодически повторяющимися засухами. Особенности климата связаны с расположением области в глубинах Евразии, на большом удалении от морей и океанов. На формирование климата существенно влияют Уральские горы, создающие препятствие на пути движения западных воздушных масс.
Зимой Южный Урал находится под влиянием Азиатского антициклона. Континентальный воздух, поступающий из Сибири, приносит морозную и сухую погоду. Наблюдаются также частые вторжения холодных воздушных масс с севера.
Летом на территории области преобладает низкое давление. Сюда приходят арктические воздушные массы с Баренцева и Карского морей, а с юга перемещаются тропические массы воздуха из Казахстана и Средней Азии. С вхождением континентального тропического воздуха устанавливается жаркая и сухая погода. Западные ветры с Атлантического океана приносят влажную и неустойчивую погоду.
Особенности рельефа Южного Урала обуславливают наличие четко выраженной широтной зональности в Зауралье и вертикальной поясности в горах. Континентальность климата возрастает с северо-запада на юго-восток.
В суровые зимы абсолютный минимум температуры воздуха может составлять —46—48 градусов по Цельсию, а в пониженных местах достигать —50 градусов. Абсолютная амплитуда температуры воздуха, т. е. разница между абсолютным максимумом летом и абсолютным минимумом зимой, на Зауральской равнине достигает 80 - 85 градусов, на вершинах гор уменьшается до 75 градусов, в долинах и котловинах увеличивается до 90 градусов. Безморозный период продолжается 100-120 дней. В горных и предгорных районах на 10-15 дней короче за счет поздних весенних заморозков.
Атмосферные осадки на территории области распределяются неравномерно. Наибольшее их количество выпадает на наветренных склонах и вершинах наиболее высоких гор (700-800 мм). Восточные склоны гор получают 500-600 мм осадков. На равнинном Зауралье годовые суммы осадков уменьшаются с севера на юг от 500 до 300 мм. Наибольшая сумма осадков приходится на летний сезон. Зимой количество осадков резко уменьшается. В теплую половину года выпадает 75-78% годовой суммы осадков. Количество летних осадков колеблется в больших пределах. Изменчива и годовая величина осадков, она может в разные по влажности годы изменяться в три-четыре раза. Снежный покров более мощный (44-48 см) и продолжительный (165-170 дней) бывает в горно-лесной зоне. Влага, полученная от снега, составляет здесь не менее 30%. В лесостепной зоне средняя мощность снежного покрова достигает 34-38 см при продолжительности 156-160 дней. В общей сумме осадков влага от снега составляет около 25%. Наименьшими показателями характеризуется снежный покров в степной зоне. Средняя мощность его 24-30 см продолжительность 153-155 дней, влага от снега не превышает 22% годовой суммы осадков. Горно-лесная зона по количеству осадков является районом избыточного увлажнения, лесостепная зона — районом умеренного увлажнения, а степная — районом недостаточного увлажнения. Наибольшее количество осадков выпадает в Аше (761 мм) и Златоусте (704 мм). Самое солнечное место в области Троицк (2218 солнечных часов в году).