На территории края выделяют арктический, субарктический и умеренный климатические пояса. В связи с большой протяженностью региона климат края очень неоднороден. Средняя температура января составляет от –360С на севере до –180С на юге, средняя температура июля составляет от +130С на севере до +200С на юге.
В среднем в год выпадает 316 мм осадков, основная часть – летом, в предгорьях Саян 600–1000 мм. Снежный покров устанавливается в начале ноября и сходит к концу марта. В горах Восточного и Западного Саян снег в некоторые годы сохраняется круглый год. Здесь снег лежит на высоте 2400–2600 м, в горах Путорана – на высоте 1000–1300 м. Для центральной части региона, преимущественно равнинной, с островными лесостепями и плодородными почвами, характерны относительно короткое жаркое лето, продолжительная холодная зима, быстрая смена температур. На юге края – тёплое лето и умеренно суровая малоснежная зима. Сухой чистый воздух, обилие солнечных дней летом, целебные воды источников и многочисленных озёр создают благоприятные условия для строительства курортов, санаториев и баз отдыха.