大同处温带大陆性季风气候区，受季风影响，四季鲜明，令人喜爱。大同市地处黄土高原，地形地貌复杂多样，基本上属温带大陆性季风气候，年平均气温只有6.8度。大同冬季非常寒冷，夏季天气较凉爽，是避暑的好去处。这里显著的特点是昼夜温差很大，你好多带一件衣服，以抵御早晚的寒气。每年的春夏两季是大同佳旅游时间。
春季里气温回升很快，平均气温6.5~9.1℃，总是乍暖还寒。多大风，降雨较少，平均降水量仅为56.1mm，占年降水量的14.6%。三北防护林工程初具规模以后，大同春季的“黄雾”（风沙）天气已在为减少，一旦尘土飞扬，姑娘、小孩出门，常用薄且透明的纱巾把头上下裹住，形成五颜六色的缤纷流动。南方的春天往往有如酥的小雨相伴而来；大同的春季却常飞雪相随，且下且化。
夏季气候温和，平均气温在19~21.8℃之间，雨水集中，平均降水量为246.9mm，占全年降水量的64.3%；人们常说“万紫千红总是春”，但大同万紫千红之时却在夏季。大同的夏天凉爽舒适，多温和的东南风，旅游者们多于夏季来此避暑胜地观光。
秋季来临后气温便逐渐下降，平均气温在5.8~8.4℃之间，平均降水量为72.96mm，占全年降水量的19%。这时碧空万里、天高气爽。微微的清寒，颇令人感到惬意。一般于九月下旬就出现霜冻（终霜期却是第二年的四月）。
