青海三江源自然保护区位于青藏高原气候区北端尾闾区。主要特征为冷热两季、雨热同期、冬长夏短；温度年较差小、日较差大；日照时间长、辐射强烈；植物生长期短，无绝对无霜期。多年平均气温在-5.6—7.8℃之间，冷季长达7 个月。多年平均降水量自西北向东南262.2—772.8毫米。年日照时数2300—2900 小时，年太阳辐射量5658—6469 兆焦耳/平方米，全年≥8 级大风日数3.9—110 天，空气含氧量仅相当于海平面的60—70%左右。主要气象灾害为雪灾。

    区内气候属青藏高原气候系统，为典型的高原大陆性气候，表现为冷热两季交替、干湿两季分明、年温差小、日温差大、日照时间长、辐射强烈、无四季区分的气候特征。冷季为青藏冷高压控制，长达7个月，热量低、降水少、风沙大；暖季受西南季风影响产生热气压，水气丰富、降水量多。由于海拔高，绝大部分地区空气稀薄、植物生长期短。 全年平均气温为-5.6～3.8℃。其中最热月7月平均气温为6.4～13.2℃，极端最高气温28℃；最冷月1月为-6.6～-13.8℃，极端最低气温-48℃。年平均降水量262.2～772.8mm，其中6-9月降水量约占全年降水量的75%，而夜雨量比例则达55%～66%。年蒸发量在730～1700mm之间。日照百分率为50～65%，年日照时数2300～2900小时，年辐射量5500～6800MJ/m²。沙暴日数一般19天左右，最多达40天（曲麻莱）。