El clima de la provincia depende de la altura; es cálido y seco en los valles, relativamente templado en las alturas; en las mesetas andinas y en las alturas del Aconquija, es frío. Son escasas las precipitaciones pluviales.

El este catamarqueño, ubicado en la zona de transición del clima subtropical o tropical serrano al árido de sierras y planicies, se ve favorecido por mayores precipitaciones, que permite el desarrollo de campos fértiles para la cría de ganados y una superficie forestal importante.

El valle, rodeado por cordones montañosos, permite la concentración de corrientes hídricas, facilitando una mayor disponibilidad de agua para obras de irrigación. En el oeste se pueden distinguir dos sectores: el andino puneño, con oasis escasamente comunicados entre sí y desconectados de la región del Valle.

El sector puneño posee condiciones adversas del clima, grandes amplitudes térmicas que no permiten el desarrollo de la actividad agrícola.