黑河临近冷空气发源地--西伯利亚大草原，境内又有小兴安岭山脉纵贯南北，使全市呈寒温带大陆性季风气候特征，横跨三、四、五、六4个积温带。春季气温不稳定，干旱多风，夏季温热多雨，秋季凉爽舒适，冬季严寒、漫长而干燥，冬长夏短、四季分明。全市年均降雨量500--550毫米，有效积温1950--2300℃，日照时数2560--2700小时，无霜期90--120天，年均气温-1.3--0.4℃，日最高气温38.2℃，最低气温零下40℃，平均风速2-3.5米/秒
黑河的冬天

寒冷是黑河地区气候主要特征之一，黑河年平均气温为零下1.3到零下0.4℃。一月最冷，平均气温为零下25.4到零下23.8℃。七月最热，平均气温为19.4-21.3℃。年较差为44.2-46.7℃，国内其它地区少有。每年10月中旬到次年4月中旬，全区日平均气温小于或等于0℃，长达183-195天;每年11月下旬到次年2月底，为日平均气温小于或等于-20℃的严寒时段，长达88-103天。一年中最低气温小于或等于-30℃的日数，平均可达25-54天，而且自11月下旬到次年3月都可出现。各地极端最低气温值均超过-40℃，大部分年份均能出现。1965年冬，最低气温小于或等于-30℃的天气达91天，小于或等于-40℃的天气达20天，1980年1月还观测到-48.1℃的极端最低气温记录。

黑河地区夏季气候宜人，中午较热，早晚凉爽。5月下旬至8月下旬，为日平均气温大于或等于20℃时段，达80天以上。最高气温大于或等于30℃的日数，每年平均出现7-12天。德都县1968年7月曾出现过38.2℃的最高气温记录。5月中旬至9月中旬，黑河日平均气温稳定在10℃以上的日数，孙吴县最少，为116天，其它县(市)为123-128天;大于或等于10℃的积温，在19.44℃~23.06℃之间，孙吴县最少。形成小兴安岭腹地气温最低，积温值最小，向山脉两边延伸，则气温逐渐增高，积温逐渐增多的特点。