夏季气候凉爽，降水增多，年际变化大，多冰雹，常发生伏旱。全县各地平均温度大多在10℃以上。降水量以8月份为最多，超过了解冬春两季的总降水量。高山地区地形雨丰富，在乌鞘岭地区几乎每天下午都有对流云发展，大多形成降雨，并伴有暴雨或冰雹。乌鞘岭7月份雷暴天气多达21天。部分地区由于降水集中，且阵性降水强度大，常引起山洪暴发，造成灾害。
秋季前秋潮温多雨，后和为降温迅速，降水锐减。入秋后北方冷空气不断南下，加之青藏高原热低压影响，致使9月份阴雨连绵，月平均相对温度达70%左右，往往使已收割的农作物生芽、霉烂，或因降霜过早使农作物青秕而减产。进入10月，气温急剧下降，从0℃以下，降值达5～7℃。
冬季干燥寒冷多晴天。由于受蒙古高原高压和青藏高原高压控制，气压高，温度低，其特点为干冷。最冷的1月温度大都在-10℃以下，寒冷期（日最低≤-10℃）长达3个月以上。土壤冻结深度120～170厘米，阴坡可达200厘米以上。冬季降水只占全年总降水量的1～3%。乌鞘岭的极端最低温度达-30℃，寒冷期长达145天。
（二）光照
天祝县全年太阳总辐射每平方厘米130千卡左右，最大值出现在5月，为每平方厘米14．3～14．9千卡；最小值出现在12月，每平方厘米为8．1～8．2千卡。全年实日照时数可达4434小时，作物生长季节（5～8月）日照时数在1750小时左右，日平均日照时数14小时上下，年实照率为58～60%，光能利用率只有0．1～0．5%，最高可达6%。
（三）气温
天祝县气温各地差异很大。海拔递减率为每降低100米，温度升高0．5℃。位于大通河谷的天堂寺海拔2300米，年平均气温为4℃；西北部的皇娘娘台海拔2790米，年平均气温为1．8℃；东部松山滩海拔2727米，年平均气温为1．3℃；中部乌鞘岭海拔3045米，年平均气温-0．2℃。
气温的年变化具有明显的大陆性气候特点。1月最冷，乌鞘岭为-12．2℃。天堂寺为-9．8；7月最热，乌鞘岭为11．3℃，天堂寺为15．5℃。气温年际变化比较明显，以乌鞘岭30年记录看，年平均气温最高值是1953年，为0．8℃，最低值是1967年，为-11℃，最大差值为1．9℃。
季节变化不甚明显，气温反复多变。冬季各月平均气温都在-5℃以下，最冷月平均气温各地均低于-9℃，极端最低气温乌鞘岭为-30．6℃，海拔低于3000米的地区则高于-30℃。夏季平均气温多在10～-10℃之间（仅指海拔3000米以下的地区），最热月平均气温低于17℃，极端最高气温出现在西南部河谷区，可达30℃以上，其余各地则低于30℃。春季升温快但不稳定，松山地区3月份平均气温为-3．9℃。4月份升到2．4℃，5月份达7．4℃，月回升幅度达5～6℃。但气温并非直线上升，由于冷空气活动频繁，使回升的温度又急剧下降，有时在24小时内可骤降10～20℃，冷暖突变的气温对农牧业生产危害很大。秋季降温迅速，有一场雨变成冬的特点，松山地区9月份平均气温为7．2℃，10月份为1．7℃，11月份至-5．6℃，降值达6～7℃。9月下旬各地先后出现霜冻。
天祝县日均气温稳定通过0℃，土壤解冻，草木萌发，农作物开始播种；气温稳定通过5℃，牧草和农作物开始生长；气温稳定通过10℃时，牧草和农作物生长活跃。日平均气温稳定通过0℃的起止日期，各地差异较大。河谷区（海拔2600米以下）开始于3月26日，止于10月31日；中山丘陵区始于4月15日，止于10月22日；高山区始于4月28日，止于10月12日。日平均气温稳定通过5℃的植物生长期，河谷区始于4月22日，止10月14日，为176天；中山丘陵区（海拔2600～3600米）始于5月15日，止于9月23日，为132天；高山区（海拔3600～4200米）始于5月28日，止于9月14日，为110天。河谷区始于5月21日，为70天；海拔4000米以上的高山区只有50天左右。
活跃积温的分布，河谷区为1740．3℃，中山丘陵区为912．8℃，高山区为331．9℃。
天祝的实际气候特征，四季不甚分明。绝大部分地方冬长无夏，春、秋短暂。乌鞘岭山区的冬季长达312天，春、秋连在一起仅有53天。松山浅山区冬季长达279天，春、夏连在一起仅有86天。全县除大通河沿岸一带有十多天夏季外，其余各地均无夏季。
地温地表面温度受云雨的影响很大，且变化剧烈。地面极端最高温度，松山为59．4℃，乌鞘岭为58．9℃；地面极端最低温度，松山为-31．5℃，乌鞘岭为-34．4℃。年均地面温度松山为3．9℃，乌鞘岭为1．4℃。月平均地面温度7月最高，1月最低。松山分别为16．6℃和-10．6℃，乌鞘岭分别为13．1℃和-11．8℃。
冻土天祝县冻土期长，各地差异大，部分地方为永久性冻土区。松山平均初冻日为10月4日，最早始于9月15日，最晚始于10月26日，平均解冻日期为翌年4月30日，最早为4月14日，最晚5月24日；平均冻土期为210天，最长的年份可达243天，最大冻土深度为173厘米。乌鞘岭初冻日期为10月13日，最早在9月26日，最晚11月4日；平均解冻日期为8月4日，最早6月25日，最晚8月30日；平均冻土期为297天，最长年份可达327天，最短年份也有256天，最大冻土深度为149厘米。
（四）降水
天祝因受大气环流和地形影响，降水量存在着地区间的不均匀性，时间上的不平衡性和年际间的不稳定性。
年降水量的地区分布天祝年降水量大体上呈由西北向东南逐渐减少。西北部的哈溪一带年降水量500～600毫米，是全县的多雨区，皇娘娘台一带是最大的降水中心，为632．3毫米；大红沟、寨子滩以北降水较少，不足400毫米；中部乌鞘岭山区和东北部朵什、西大滩为400毫米左右；毛毛山北坡林区则为500毫米；西南部的赛什斯、朱岔为400～500毫米；东坪一带则降至约300毫米；东南部的松山是全县的少雨区，松山城周围降水只有256．5毫米。
降水量的季节分配降水量的季节分配多寡悬殊。夏季降水多，占全年降水量的50～60%，冬季降水少，仅占1～2%；春季降水稍多，占17～25%；前秋多雨，晚秋稀少，占21～27%。8月为降水高峰期，月降水量占全年降水总量的20%；12月降水量少，大部分地方不足3毫米。
降水量的年际变化降水量的年际变化极不稳定。乌鞘岭降水量多的年份达555．2毫米，最少年份只有231．3毫米，最多年份是最少年份的2倍；松山降水最多的年份达426．5毫米，最少的年份只有143．3毫米，最多年份是最少年份的3倍；其他地区大都相差2倍以上。从历史演变分析降水量趋于减少。乌鞘岭以北地区，20世纪60年代比50年代减少12～13%；70年代又比60年代减少1～3%；乌鞘岭以南地区60年代比50年代减少12～27%，进入70年代后降水增加了4～10%。
雷雨与冰雹天祝地形复杂，在温暖季节，地方性热力对流非常强烈，往往造成低层与高中层气流的不稳定，以致形成积雨云，或遇冷锋、切变线等天气系统影响，受地形抬升，对流加剧形成的积雨云，产生强烈的雷雨或冰雹。强烈的雷雨天气又往往造成强度很大的降水。
积云和冰雹云常起源于黑峨博掌、雷公山、马牙雪山、毛毛山等高海拔地区。冰雹云在高空气流的推动下，经常向东南方向移动，也有受地形影响而向东、向南移动的。
温度天祝大部分地区年平均相对湿度小于60%，如松山为55%，乌鞘岭为58%。高山区和林区稍大于其他地区。8、9两月的湿度为全年最大时段，松山、乌鞘岭均在70%左右。
蒸发天祝的年蒸发量约在1200～1700毫米之间。林区的皇娘娘台是全县蒸发量最小的地区之一，年蒸发量为1209．7毫米，是年降水量的1倍多。干燥多风的松山滩，年蒸发量为1881．9毫米，是年降水量的6．4倍，是全县蒸发量最大的地区。一年中，12～1月蒸发量最小，月蒸发量约在30～60毫米；5～6月蒸发量最大。约在200毫米以上。
五、森林
（一）林业资源
天祝林区属祁连山水源涵养和水土保持林区，共有林业用地22．34万公顷，占全县总面积的31．24%。其中林地18．93万公顷（包括外县管理的2．39万公顷），宜林荒地3．41万公顷。在林地面积中，有乔木林7．26万公顷，占林地面积的38．3%；灌木林11．42万公顷，占林地面积的60．32%；未成林造林地0．26万公顷，占林地面积的1．35%；苗圃地42．7公顷，占林地面积的0．02%。另有四旁树216．19万株。全县森林覆盖率为26．5%，人均有林0．93公顷。
全县活立木蓄积371．48万立方米（不含外县管理数），其中天然林蓄积量为367．71万立方米，占总蓄积量的98．9%；人工林蓄积量为3．77万立方米，占总蓄积量的1．1%。加上四旁树2．6万立方米，户均97立方米，人均18．7立方米。以林龄组分：幼龄林1．7万公顷，蓄积126．44万立方米；中龄林2．44万公顷，蓄积197．95万立方米；成熟林2405．3公顷，蓄积26．06万立方米；疏林和散生林木蓄积21．03万立方米。
天祝因受大陆性气候和高山寒冷气候影响，树种相对贫乏，大致有15科22属37种。天然林乔木树种主要有青海云杉、山杨、白桦、线桦、祁连圆析及少量的细叶云杉、油松、侧析、棘桦、山榆、山杏等；灌森树种有青海杜鹃、烈香杜鹃、头花杜鹃、玻璃杜鹃、瑞香、锦鸡儿、沙棘、甘肃小檗、金腊梅、银腊梅、山柳、高山柳、黄柳、榆叶梅、爬地柏、野樱桃、灰子、丁香、卫茅、花楸等。人工栽培树种以青杨为主，小叶杨、波氏杨、华北落叶松和沙棘次之，还有少量的花椒、果树。
（二）野生动物
祁连山有陆栖脊椎动物229种，其中兽类47种，鸟类169种，两栖爬行类13种，这些动物在天祝县多有分布。
天祝县内属国家保护的一、二类野生动物有40种，其中一类7种，即雪豹、金雕（洁白雕、线头雕）、玉带海雕（黑鹰）、白尾海雕（黄咀雕）、胡兀鹫、斑尾榛鸡（柳鸡）、雉鹑；二类野生动物33种。据武威地区1977年、1978年动物资源调查，天祝县雪豹、雪鸡、蓝马鸡、白臀鹿、马麝、猞猁、石貂、水獭8种野生珍稀动物分布面积为2257．22平方公里。
（三）野生植物
天祝森林植物相当丰富，蕨类植物、被子植物等总计有千余种。
牧草植物有紫花针茅、垂披碱草、双叉细柄茅、异针茅、冰草、紫羊茅、藏异燕麦、早熟禾、垂穗鹅观草等。
林区所产中草药有猪苓、野党参、百合、甘肃贝母、天仙子、黄精、玉竹、骨碎补、金樱子、黄芪、赤芍、羌活、益母草、充蔚子、秦艽、冬虫夏草等。
林副产品资源主要有沙棘、山杏、云杉树皮、桦汁、蘑菇、野玫瑰、草莓等。