Şanlıurfa, Güneydoğu Anadolu Bölgesi’nin yarı kurak iklim özelliklerinin hâkim olduğu bir sahada yer almaktadır. Coğrafi konumu itibarıyla Akdeniz iklimi ile karasal iklim arasında bir geçiş özelliği gösterse de, yazların uzun, sıcak ve kurak; kışların ise kısa, ılık ve yağışlı geçtiği tipik bir sıcak-karasal iklim kuşağı etkisini sürdürmektedir.
Yıllık ortalama sıcaklık 18-20 °C arasında değişmektedir. Yaz aylarında sıcaklık çoğu zaman 40 °C’nin üzerine çıkmakta, özellikle temmuz ve ağustos aylarında 45 °C’nin üzerinde değerler ölçülmektedir. Bu yüksek sıcaklıklar, kentin yaz aylarında Türkiye’nin en sıcak illerinden biri olarak anılmasına neden olmaktadır. Kış ayları ise genellikle ılıman olup sıcaklık nadiren 0 °C’nin altına düşmektedir.
Şanlıurfa’da yıllık yağış miktarı 400–500 mm arasında değişmekte ve yağışlar çoğunlukla kış ve ilkbahar aylarında gerçekleşmektedir. Yaz mevsimi ise neredeyse tamamen kurak geçmektedir. Bu nedenle tarımsal üretimde sulama büyük bir önem taşımaktadır. GAP (Güneydoğu Anadolu Projesi) kapsamında gerçekleştirilen sulama yatırımları, iklim koşullarının yarattığı kısıtlılıkları büyük ölçüde ortadan kaldırarak bölge tarımına canlık kazandırmıştır.
Bitki örtüsü bakımından iklimin belirleyici etkisiyle bozkır hâkimdir. Ancak iklimin elverdiği alanlarda zeytin, üzüm, fıstık gibi Akdeniz bitkileri; pamuk, buğday ve mercimek gibi tahıllar ve sanayi ürünleri yetiştirilmektedir.
Şanlıurfa iklimi, tarih boyunca yerleşim biçimlerini, ekonomik faaliyetleri ve kültürel yaşamı doğrudan etkilemiştir. Geleneksel Urfa evlerinin avlulu yapısı, kalın taş duvarları ve dar sokakları, yaz sıcaklarından korunma amacının bir sonucudur. Böylece iklim, kentin mimarisinden tarımsal üretimine kadar her alanda belirleyici bir unsur olmuştur.