شهرستان بیرجند به دلیل دوری از مسیر باد های باران آور، عدم وجود ارتفاعات مهمی که بتواند در تعدیل آب و هوا و جذب نزولات جوی مؤثر واقع شود و مجاورت با کویر لوت در خشک ترین تقسیم بندی اقلیمی خراسان قرار دارد . میانگین درجه حرارت در همه نقاط شهرستان به یک اندازه نیست .
به طور کلی بیرجند به تبعیت از وضعیت پستی ها و بلندی ها دو نوع اقلیم دارد :
- اقلیم گرم و خشک شامل مناطق دشت و حاشیه شهرستان .
- اقلیم خشک و ملایم که در بخش های مرتفع شمالی و مرکزی شهرستان (رشته کوههای باغران و مؤمن آباد) مشاهده می شود .
فصل گرم بیرجند طولانی است و ماههای خرداد، تیر و مرداد را در بر می گیرد و ایام سرد سال شامل ماههای آذر، دی و بهمن می باشد . متوسط بارندگی سالانه ۱۶۷ میلیمتر است که بیشترین میزان آن مربوط به فصول زمستان و بهار می باشد . دره های واقع در رشته کوههای منطقه از جمله رشته کوه باغران از مناطق ییلاقی و خوش آب و هوای شهرستان محسوب می شود.
