Основные черты климата Оренбургской области определяются ее удаленностью от океана. Как и другие глубинные районы Евразии, она лишена смягчающего влияния морских воздушных масс, поэтому здесь ярко выражен континентальный климат.
Климат Оренбуржья характеризуется теплым летом и холодной зимой с устойчивым снежным покровом, относительно малым количеством осадков, а также высокими годовыми амплитудами температуры, которые растут в восточном направлении за счет нарастания суровости зим. Эти особенности континентального климата объясняются быстрым и сильным нагреванием материка днем и летом и, соответственно, столь же быстрым и сильным его охлаждением ночью и зимой.
В зимнее время Оренбуржье находится под влиянием области высокого давления, формирующейся — вследствие сильного охлаждения материка — над территорией Монголии и Сибири. С территории Монголии область высокого давления в виде полосы, направленной на запад, распространяется через Казахстан до юга Русской равнины и далее. Осевая линия этой полосы, проходящая, примерно, по линии Кызыл — Уральск — Саратов — Харьков — Кишинев, была названа русским климатологом А.И.Воейковым «большой климатической осью материка». Впоследствии она стала известна как ось Воейкова.
В зимние месяцы ось Воейкова служит важнейшим ветроразделом: к северу от нее дуют ветры западные и юго-западные, влажные и относительно теплые, к югу — преобладают сухие и холодные северо-восточные. Оренбургская область целиком расположена вдоль оси Воейкова. Поэтому западный перенос воздушных масс, обычный для северного полушария, здесь ослабевает. Его влияние чаще сказывается в северо-западных районах области. Обычно же над территорией области наблюдается большая повторяемость антициклонов, имеющих сибирское происхождение.
Летние антициклоны, господствующие над оренбургскими степями, имеют западное происхождение и приносят со стороны Средиземного моря тропический воздух, вместе с которым приходит тепло, но мало влаги. С западными и юго-западными теплыми потоками летом успешно соперничают горячие и сухие ветра из Казахстана и Средней Азии, приносящие в Оренбуржье настоящее дыхание пустынного климата.
Таков общий рисунок распределения и взаимодействия различных воздушных масс над территорией области. Отсутствие высоких горных хребтов, которые могли бы служить препятствием, делает возможным значительные вторжения на территорию Оренбуржья как очень холодных масс воздуха с севера, так и сухих и жарких воздушных потоков с юга. В то же время отдельные возвышенности (Общий Сырт, Малый Накас, Шайтантау, Саринское плато и др.) оказывают заметное влияние на основные климатические показатели.
Степной ландшафт имеет свои климатические границы только на севере и юге. Что касается изменений климатических показателей в пределах степной зоны с запада на восток, то они свидетельствуют о нарастании континентальности климата. Так, средняя годовая температура в пределах Оренбургской области изменяется от плюс 4°С до плюс 1,5°С (юго-запад и восток области соответственно). Сумма температур выше 10°С (при которой происходит активная вегетация большинства сельскохозяйственных культур) колеблется от 2300 — 2400° на севере до 2600 — 2700° в южных районах.
Одним из показателей континентальности климата области является большая годовая амплитуда температур воздуха, т.е. разность между средними температурами самого холодного и самого теплого месяцев, равная 36 — 37°. Абсолютная температура (разность между абсолютным максимумом и абсолютным минимумом) составляет 85 — 89°.
Осадки на территории области распределяются неравномерно. Их количество убывает с северо-запада (450 мм в год) на юго-восток (260 мм в год). Максимальное количество осадков выпадает на хр.Малый Накас (до 550 мм в год). Примерно 60—70% годового количества осадков приходится на теплый период, что несколько сглаживает засушливость климата. Для большей части области максимум осадков отмечается в июле, минимум — в феврале.
Характерной чертой климата Оренбуржья является его засушливость. Дефицит влаги в теплый период года зависит не только от малого количества выпадающих осадков и малой относительной влажности воздуха, но и от характера выпадения осадков, их быстрого стока. Летние осадки, как правило, имеют ливневый характер. Нередко в течение одного дня выпадает от 30% до 50% всей нормы вегетационного периода. Выпавшие осадки не успевают впитаться в почву. С одной стороны, этому способствует расчлененный рельеф большей части области, с другой — высокие температуры воздуха, способствующие их быстрому испарению.
Низкая обеспеченность оренбургских степей влагой часто приводит к засухе. Для нее характерны длительное бездождье, резкое повышение температуры после полудня с понижением относительной влажности. Подобный тип погоды наблюдается при антициклоне, когда нет притока масс воздуха понизу и они опускаются только сверху. Во внутренних районах антициклона засуха может длиться 20 — 25 дней.
Повторяемость и длительность периодов с засухой и суховеями в Оренбуржье бывает различной. За последнее столетье в северо-западных районах области сильные и средние засухи наблюдались один раз в 3—4 года, а в южных районах — один раз в 2 — 3 года.