В связи с большой контрастностью рельефа и наличием межгорных котловин, в которых зимой застаивается холодный воздух, отчетливо выражены температурные инверсии. В Бийске, лежащем на высоте 205 м, средняя январская температура на 3° ниже, чем в Горно-Алтайске (377 м); еще больше разница январских температур в Катон-Карагае (1060 м над уровнем моря, —14,8°) и расположенном в долине Зыряновске (449 м, —22,2°). Особенно низкие температуры наблюдаются в Чуйской «степи», где средняя температура января —31,7°, а абсолютный минимум достигает —60°.
Лето в связи со значительной высотой области и закономерным понижением температур примерно на 0,4—0,5° на каждые 100 м подъема относительно короткое и прохладное. На окружающих Алтай равнинах и в невысоких предгорьях средняя температура июля 19—22°, на высоте 1000 м она понижается до 14—16°, а в Кара-Тюреке (2755 м) составляет всего 6,4°. Однако в иные летние дни температуры на высоте 1500—2000 м повышаются до 30—32° и даже на высоте 2750 м максимум достигает 21°. Суммы температур за вегетационный период в пунктах, лежащих на различной высоте, изменяются от 2375° (Усть-Каменогорск) до 380° (Кара-Тюрек).
Алтай — мощный конденсатор влаги, приносимой западными и северо-западными ветрами, господствующими здесь в теплое время года. Поэтому некоторые западные районы области, расположенные на высоте 1500—2000 м, получают до 1500—2000 мм осадков в год. Много осадков выпадает также в горах Северо-Восточного Алтая (700—1000 мм) и на высокогорных участках Катунского хребта (до 2000 мм).
Юго-Восточный Алтай, и особенно его межгорные котловины, изолированные от западных ветров высокими хребтами, отличается значительной сухостью. На Укоке осадков выпадает менее 300 мм в год, а в Чуйской «степи» даже 102 мм, т.е. меньше, чем в некоторых пустынных районах Средней Азии.
Повсюду основная масса осадков приходится на летние и осенние месяцы. Однако по сравнению с Западной Сибирью они распределяются в течение года все же более равномерно. Так, в Западном Алтае до 35—40% годового количества осадков выпадает зимой, в связи с чем мощность снежного покрова достигает местами 2—3 м. В восточных же районах зима малоснежна: за три календарных зимних месяца на Укоке выпадает не больше 20 мм осадков, а в Чуйской «степи» — всего 10 мм, поэтому скот в течение всего года содержится здесь на подножном корму. Незначительная мощность снежного покрова способствует глубокому промерзанию почв и формированию островов вечной мерзлоты.
Для Горного Алтая очень характерны фены. Они наблюдаются в низовьях Чулышмана, на Телецком озере, в степных межгорных котловинах; на Катунском хребте бывает до 80—110 дней с фенами в год. Эти ветры заметно повышают температуру воздуха, уменьшают его относительную влажность и способствуют формированию степных ландшафтов.
