«Көкшетау» мемлекеттік ұлттық табиғи парк аумағы орманды далалы және далалы климаттық аймаққа жатады. Климаты ыстық жаз бен қары аз суық  қысымен шұғыл континенттік.

Қаңтар айының температурасы -5 тен -35 градусқа дейін, маусым айының температурасы +27ден +35 градусқа дейін жетеді. Бірінші қатқақ орташа қыркүйек айының басында, соңғы қатқақ мамырдың аяғында, маусымның басында байқалады. Аязсыз мерзім жалпы 111 ден 130 күнге дейін созылады.

Жылдық жауын-шашын саны жазық бөлігінде 250-300 мм және қыраттарда 441 мм дейін құрайды.

Жылдың жылы уақытында (сәуір-қыркүйек) орташа жауын 212-254 мм түседі, яғни жауынның жылдық сомасының 70-85 %. Қысқы жауын-шашын 93-137 мм құрайды, яғни 15-30% жаздың әр айына жауын-шашын, күзден екі есе көбірек.

Жазда нөсер жаңбыр жауады және күн күркірейді.

Тұрақты қар жамылғысы орташа 5-10 қарашада түседі, орташа 10-15 сәуірде ериді. Ертегі көктем болған жылдары наурыздың аяғында, ал кеш келген көктемде – сәуірдің екінші жартысында ериді.

Тұман жыл бойы байқалады. Олар тұрақты емес, бөлек жылдары 10-30 күн қайталанады. Жылы мезгілде тұман сирек болады.