中衛市深居內陸，遠離海洋，靠近沙漠，屬半干旱氣候，具有典型的大陸性季風氣候和沙漠氣候的特點。春暖遲、秋涼早、夏熱短、冬寒長，風大沙多，干旱少雨。年平均氣溫在8.2～10℃之間，年均無霜期159～169天，年均降水量138～353.5毫米，年蒸發量 1729.6～1852.2毫米，全年日照時數3796.1小時。
中衛城區年平均氣溫10℃，極端最高36.7℃氣溫，年降水量138毫米，年蒸發量為1729.6毫米，為降水量的12.53倍。降水量主要集中在6～8月，占全年降水量的60%。全年無霜期平均167天，全年日照時數3006小時。
中寧縣年平均氣溫11℃，年平均降水192.3毫米，6～8月的降水量占全年降水量的61%；年蒸發量1833.8毫米，為年平均降水量的9.54倍。
海原縣年平均氣溫8.2℃，年平均降水量為353.5毫米，年蒸發量為1852.2毫米，為降水量的5.24倍。境內降水時空分布極不平衡，由南向北依次遞減，且大多集中在夏、秋季，6～8月的降水量占全年降水量的56%，素有“十年九旱”之稱，是寧夏最干旱的縣市之一。
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