德州市气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，干湿季节明显。全市年平均气温12.9℃，各县市在12.5℃～13.6℃之间。年内降水偏少且过分集中，全市年平均降水量547.5mm，各县市在508.6mm～583.0mm之间。光热资源丰富，光照充足，全市年平均无霜期208天，各县市在204天～219天之间。
各季气候特点不同，春季气温回升快，日较差大，多风少雨，气候干旱，素有十年九旱的特点。夏季炎热多雨，平均降水量371.6毫米，占全年降水量的7成，由于降水时空分布不均，易发生旱、涝灾害，7月份最热，全市平均气温26.7℃，各县市在26.5℃～27.7℃之间。极端高温主要在6～7月，全市极端高温平均41.7℃，各县市年极端高温在40.9℃～43.4℃之间。秋季空气湿度小，降水比夏季明显减少，呈现出风和日丽、秋高气爽的天气。冬季盛行西北风，气候寒冷干燥，雨雪较少，1月份最冷，全市平均气温-2.9℃，各县市在-3.7℃～-2.0℃之间。极端低温主要出现在1月份，全市极端低温平均-23.1℃，各县市在-27.0℃～-21.6℃之间。
