连州市属中亚热带季风气候区，一年四季受季风影响。冬半年（10月—次年3月）盛行东北季风；夏半年（4月—9月）盛行夏季风，主要是西南风。在东亚季风环流背景制约下，连州市冬季常吹偏北风，气候干冷；夏季常吹偏南风，盛行暖湿气流，气候高温多雨。另外，由于地形（南岭山脉）的影响，具有明显的“春暖迟、秋寒早”的山区气候特征。直接影响连州市气候和天气变化的大、中尺度天气系统：冬春季主要是极地大陆高压及其前沿的冷锋，夏秋季主要是副热带高压和热带气旋（台风）等。

　　春季 太阳高度角由南回归线往逐渐往赤道移动，连州气温时高时低，但总体气温逐步回升，常有低温阴雨天气。地面冷空气开始减弱，但仍有较明显冷空气南下影响。主要受弱变性冷高压脊、锋面低槽、南支槽等天气系统控制。随着冷空气的减弱，暖湿气流的逐步加强，连州市降水逐渐增多。

　　夏季 太阳直射北回归线附近，连州主要受太平洋的副热带高压控制，高温多雨。冷空气势力减弱，仍有弱冷空气南下影响华南，但东移变性很快，连州市主要受锋面、季风槽、西南低压等天气系统的影响，这些天气系统常常造成暴雨降水。5—6月，西南季风强盛，属于连州市的前汛期，5月是降水最多的月份，历年月平均降水量达281.4mm。该时期连州市多雷阵雨或局地性暴雨，主要特点是时空分布不均、局地性明显。暴雨洪涝灾害多发生在该时段。7—8月，冷空气势力很弱，随着副热带高压的北跳，前汛期结束，连州主要受副热带高压控制及热带天气系统登陆后的外围环流影响，降水量相对5、6月开始减少。又因副热带高压控制的时间较长，因此炎热是该时段的主要特征。9月夏末，冷空气开始增强并影响连州，主要受弱变性高压脊控制，热带气旋活动仍较频繁，寒露风开始影响连州。热带气旋（台风）是连州7—9月降水的主要天气系统，特别是发生干旱的情况下，一次台风降水可使旱情缓和。台风对连州市的影响是利多弊小。但因连州市处于华南内陆，由于地形的阻挡作用，台风影响较少。

　　秋季 太阳高度角开始北移，副热带高压脊线南移，月平均气温开始下降。地面冷空气势力比夏末明显加强，中等强度冷空气开始影响连州，寒露风进入盛期，主要受冷高压脊控制。秋季降雨量锐减，导致秋旱的发生。多数年份秋高气爽，也有少数年份多阴雨。进入11月大部分为冬季风所控制，天气晴朗、清凉，空气干燥为主要特征。

　　冬季 极涡明显加强，东亚大槽明显加深，且成为稳定性大槽。副热带高压明显减弱，脊线平均位置在15°N附近。地面冷空气爆发，连州市常受强冷高压脊控制，空气干燥、雨量稀少，常出现霜冻或冰冻，为全年最冷的时期。北方冷空气在南下过程中常与向大陆推进的海洋暖湿空气相遇，其锋面在广东中北部来回摆动或对峙，造成连州市较长的低温阴雨天气，但降雨量仍较少。

　　连州市的温、光、水资源丰富，域内山地比平原气温低、水热时空分布不均，形成明显的山区立体气候，适宜不同生态型的作物生长，四季宜耕。根据历年资料统计（69年）本市的历年年平均气温为19.7℃，平均初霜日出现在12月10日，平均终霜日出现在2月10日，平均有霜日数11天，无霜期为310天，最长368天（2000年），最短268天（1976年），80%保证率的无霜期达275天；光能丰裕，年平均日照总时数为1507.9小时；雨量充沛，但时空分布不均，年际变化较大，平均年雨量：1622.0mm，最多为2345.1mm（2015年），最少为929.0mm（1963年），雨季主要在4—6月，其次是7—9月，10—12月雨量最少，1—3月雨量开始增多。