Вследствие небольшой площади и малых глубин подчинен окружающим его пустынным пространствам и их климатообразующим условиям. Охлаждение зимой и сильное прогревание пустынь летом сказываются соответственно и на море. Зимой вся акватория моря лежит между изотермами января — 14° на севере и — 6° на юге. Море на 3—4 месяца (декабрь—март) покрывается льдами, сплошными у берегов (особенно на северо-востоке) и плавучими в центральной части. Летом море лежит в пределах июльских изотерм 25—26° С. Осадков на море выпадает 130—140 мм в год, а испаряется с его поверхности до 1000 мм. Дефицит с избытком- покрывается речным стоком Амударьи и Сырдарьи.
Течение в Аральском море, единственном среди наших морей, образует круговорот воды по часовой стрелке. Кольцевое течение вдоль берегов порождается господствующими северо-восточными ветрами, нагоняющими воду в юго-западный угол и поднимающими уровень выше, чем в других районах. Эти воды, подхваченные течением Амударьи, образуют морекое течение вдоль западного берега на север. Отсюда оно поворачивает к устью Сырдарьи, воды которой отклоняют его вдоль восточного берега на юг, юго-запад и замыкают круг. Кроме постоянных течений существуют компенсационные и непериодические течения, вызываемые ветрами разных направлений и сейшами.
Температура воды на поверхности Аральского моря в летнее время повышается до 24—27°, а в бухтах и заливах — до 30°С; зимой снижается до отрицательной. На глубинах более 25—26 м в западной части моря круглый год температура воды низкая (1—4°), вследствие устойчивой прямой стратификации на протяжении большей части года.
Соленость воды сравнительно невелика (10—11 %) и уступает солености даже Каспийского моря. В глубинных слоях соленость несколько выше и это затрудняет вертикальную циркуляцию вод и прогрев их.