德州市基本气候特点是季风影响显著,四季分明、冷热干湿界限明显,春季干旱多风回暖快,夏季炎热多雨,秋季凉爽多晴天,冬季寒冷少雪多干燥,具有显著的大陆性气候特征。光照资源丰富。日照时数长,光照强度大,且多集中在作物生长发育的前中期,有利于作物光合作用的进行,德州市年平均日照时数2592小时,日照率为60%,太阳总辐射量为124.8千卡/平方厘米。
在时间分配上,尤以5、6月份最高,月光照时数280小时,日均9小时,光辐射量可达15千卡/平方厘米。德州市年平均气温12.9℃。极端最高气温43.4℃(1955年7月23日德城区),极端最低气温-27℃(1958年1月15日德城区)。
德州市平均无霜期长达208天,一般为3月29日到10月24日,各县之间相差较大,武城县最长为225天,东西相差近月余。
德州市年平均降水量为547.5毫米,东部多于西部,南部多于北部。降水量的时间分配以7月最多,德州市平均降水量190毫米,1月最少只有3.5毫米。按季节分,春季占有12.8%,夏季高达67.7%,秋季占16.9%,冬季只占2.6%。