Dentro de la provincia se destacan dos zonas climáticas diferentes, hacia el oeste, las lluvias son pocas, no alcanzan los 300 mm anuales, provocando sequedad. Los veranos son muy cálidos y los inviernos fríos. En la región este, las precipitaciones alcanzan los 500 mm anuales. El clima es más húmedo.

En la región de Merlo, existe un microclima producto de la intensa ionización negativa del aire. Si bien es la más conocida, existen otros parajes que cuentan con microclima, como Nogolí, Quines, EL Durazno y El Trapiche. Es común a los diversos climas y microclimas puntanos, los cielos diáfanos, las noches veraniegas frescas y los inviernos poco rigurosos.

En general es continental seco con una temperatura media anual de 17 °C, media invernal de 8 °C y estival de 24 °C. Las lluvias disminuyen de este a oeste y se dan principalmente en verano, entre los meses de octubre y marzo. En invierno son casi nulas y pueden llegar a precipitar en forma de nieve a cualquier altura pero sobre todo en las sierras por encima de los 1000 m s. n. m..

En la zona serrana el bioma es árido de sierras y campos, aunque en las laderas orientales de las sierras se desarrolla el bioma templado serrano, más húmedo que el anterior, ya que la falda de la sierra se comporta como frente de condensación para el viento del Atlántico. En la zona de valle de Conlara se da un microclima muy especial, caracterizado por la alta ionización natural negativa del aire, con una alto contenido de ozono con efectos muy benéficos para la salud.