遼源市屬半濕潤溫帶大陸性季風氣候，一年四季分明，雨熱同季。3～5月為春季，寒暖交替，天氣變化較大，升溫迅速、干燥，多西南大風；6～8月為夏季，濕熱多雨，盛行西南風；9～10月為秋季，溫涼短暫，多晴好天氣，盛行偏西風，始降霜雪；11月至翌年2月為冬季，嚴寒干燥而漫長，盛行西或西北風。常年平均氣溫為5.8℃，全市最冷月為1月，月平均最低氣溫-22.1℃；最熱月為7月，月平均最高氣溫27.8℃；常年極端最低氣溫-41.0℃，極端最高氣溫38.9℃。年平均降水量622.8毫米，其中5-9月降水量506.8毫米，占全年降水量的81.4%，對作物生長十分有利。年平均相對濕度69%，最小相對濕度4%。年平均風速2.4米/秒，最多風向為NNE風。年平均蒸發量1381.9毫米。年雷暴日數31.2天。平均無霜期為121天。全年日照時數為2417.2小時。主要氣象災害有高溫、干旱、低溫冷害、冰雹、大風、寒潮、雷暴、暴雨、暴雪和霜凍等。