Самарская область находится в поясе континентального климата умеренных широт с характерными вторжениями арктического и тропического воздуха. Безморозный период в долине Волги в среднем продолжается 159 дней, с 29 апреля по 4 октября, однако со значительными отклонениями в отдельные годы. Так, в 1967 г. последний поздневесенний заморозок отмечался 4 июня, а в 1950 г. первый осенний заморозок - 14 сентября. Длительность безморозного периода очень зависит от положения в рельефе. На плато Самарской Луки вероятность весенних заморозков после 15 мая и осенних раньше 20 сентября составляет 50%, в долине Волги - 10%.
Средняя годовая температура воздуха 4,9°С, колеблется по годам от 1,6° в 1941 г. до 6,7° в 1985 г. На плато Самарской Луки средняя многолетняя годовая температура почти на 0,5° ниже, чем в долине Волги. Средняя температура самого теплого месяца в году (июля) от 20,1 до 20,7°, а самого холодного (января) - от -10,9 до -13,8°.
Абсолютная максимальная температура воздуха 41,0° (июль 1952 г.), абсолютный минимум за период с 1935 по 1977 г. - 43°С. По данным метеостанции в пос. Бахилова Поляна, абсолютный минимум -44,0° отмечен в ночь на 1 января 1979 г., когда на поверхности снега температура упала до -52,5°.
На территории области выпадает в год 500 мм осадков. Неравномерность поступления осадков приводит к довольно частой повторяемости засух и периодов затяжных осадков. Засухи наиболее часты во второй и третьей декадах мая и первой декаде июня, затяжные осадки - чаще всего в январе и первой и второй декадах февраля, а также во второй половине октября - первой декаде ноября.