辽源市属半湿润温带大陆性季风气候，一年四季分明，雨热同季。3～5月为春季，寒暖交替，天气变化较大，升温迅速、干燥，多西南大风；6～8月为夏季，湿热多雨，盛行东南风；9～10月为秋季，温凉短暂，多晴好天气，盛行偏东风，始降霜雪；12月至翌年2月为冬季，严寒干燥而漫长，盛行东南风。常年平均气温为6.1℃，全市最冷月为1月，最热月为7月。常年极端最低气温-41.0℃，极端最高气温38.9℃。年平均降水量642.2毫米，其中5-9月降水量522.6毫米，占全年降水量的81.4%，对作物生长十分有利。年平均相对湿度68%。年平均风速2.2米/秒，最多风向为ESE风。年平均蒸发量1339.8毫米。平均无霜期为221天。全年日照时数为2396.6小时。主要气象灾害有高温、干旱、低温冷害、冰雹、大风、寒潮、雷暴、暴雨、暴雪和霜冻等。