На климат Алтая оказывает влияние близость территории к засушливым пространствам Азии и удаленность от океанов. Лишь арктические воздушные массы, претерпев трансформацию, достигают юга Сибири. Горный характер поверхности, резкое расчленение обусловливают сильное охлаждение ее зимой и развитие тепловых инверсий, приводящие к своеобразному распределению почв, растительности и других компонентов ландшафтов.
Влияние отрога монгольского центра высокого барометрического давления ослабевает в Алтае. В Западном Алтае становится заметнее циклоническая деятельность. Развивающиеся с начала формирования антициклонов (в сентябре) инверсии приводят к повышению температуры воздуха с высотой и сильному охлаждению межгорных котловин. Вследствие этого хребты менее охлаждены зимой, чем прилегающие равнины, и более летом. Это смягчает резкую континентальность климата.
Западный Алтай находится под влиянием выноса воздуха из Казахстана и Средней Азии, особенно в теплое время года. Зимой антициклон обусловливает низкие температуры приземного воздуха, мощные инверсии и незначительную влажность. Континентальность климата усиливается с запада на восток.
Велика роль орографии в формировании климата. Протяженность территории с запада на восток и такое же простирание хребтов, наличие замкнутых межгорных впадин и котловин определяют нарастание не только континентальности к востоку, но и усиление термических различий. Зыряновская котловина в Западном Алтае (абсолютная высота 450 м) имеет среднюю температуру января —22°, а Малая Ульба (1634 м) —20° С. Более выраженные на востоке инверсии усиливают контрасты среднеянварских температур. На высоте 640 м (Кызыл) температура —32°С. Характерны фены, усиливающие сухость климата котловин.
С рельефом связана облачность. Максимум ее приходится на лето, когда господствуют восходящие токи воздуха.
Сильная на западе и резкая на востоке страны континентальность климата проявляется в абсолютных минимумах и максимумах температур: на станции Катунь (Алтай) абсолютный минимум -50°, абсолютный максимум 30°, в Туве -58° и 30°.
На всей территории зима суровая, с устойчивыми отрицательными температурами и с редкими оттепелями в западной части. Интересны данные о температурах января станции Кызыл на разной высоте: у земной поверхности — 31,8°, на высоте 1 км — 27°, 1,5 км —21°, 2 км — 20°, 3 км — 22° С. Наиболее мягкая зима наблюдается вблизи Телецкого озера, где средняя температура января — 9°, абсолютный минимум — 34°, а на плато Кош-Агач — 50° С.
В холодное время года почти на всей территории выпадает мало осадков, распределение их неравномерное. На западе выделяется район малой Ульбы, где в сентябре — декабре выпадает 580 мм при годовой сумме 1800 мм. Эти месяцы на Западном Алтае характеризуются относительно активной циклонической деятельностью.
На юго-восточных хребтах Алтая выпадает 200—400 мм, в долине Катуни зимние осадки до 100 мм, на плато Укок менее 30 мм. Небольшое количество осадков объясняется антициклональным режимом. Осадки зимнего периода местами снижаются до 5% годовой суммы. В субальпийском поясе Алтая мощность снега до 3 м. Снежный покров лежит в Горном Алтае 140—175 дней.
Весенние явления начинаются в марте, переход через среднесуточные температуры 0° на Алтае в самом начале второй декады апреля и в первой декаде мая (в зависимости от высоты), в высоких поясах позже. В мае в Алтае (Чуйская степь) среднесуточная температура около 4°, выше в горах близка к 0°, а в западных предгорьях Алтая до 12° С. В предгорьях повсеместны весной заморозки, в высокогорных долинах они продолжаются до 20-х чисел июня. Продолжительность вегетационного периода в предгорьях Алтая до 165 дней, в горных долинах на высоте 1800 м около 110 дней, в Кузнецкой котловине около 150 дней, в Кызыле 157 дней.