Khí hậu toàn tỉnh được chia thành hai tiểu vùng. Vùng phía Tây Bắc có khí hậu nắng nóng, khô hanh về mùa khô; vùng phía Đông và phía Nam có khí hậu mát mẻ, ôn hoà. Khí hậu sinh thái nông nghiệp của tỉnh được chia ra thành 6 tiểu vùng:
- Tiểu vùng bình nguyên Ea Súp chiếm 28,43% diện tích tự nhiên.
- Tiểu vùng cao nguyên Buôn Mê Thuột – Ea H’Leo chiếm 16,17% diện tích tự nhiên.
- Tiểu vùng đồi núi và cao nguyên M’Đrắk chiếm 15,82% diện tích tự nhiên.
- Tiểu vùng đất ven sông Krông Ana – Sêrêpôk chiếm 14,51% diện tích tự nhiên.
- Tiểu vùng núi cao Chư Yang Sin chiếm 3,98% diện tích tự nhiên.
- Tiểu vùng núi Rlang Dja chiếm 3,88% diện tích tự nhiên.

Nhìn chung khí hậu khác nhau giữa các dạng địa hình và giảm dần theo độ cao: vùng dưới 300 m quanh năm nắng nóng, từ 400 – 800 m khí hậu nóng ẩm và trên 800 m khí hậu mát. Tuy nhiên, chế độ mưa theo mùa là một hạn chế đối với phát triển sản xuất nông sản hàng hoá.

Khí hậu có 02 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến hết tháng 10, tập trung 90% lượng mưa hàng năm. Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa không đáng kể.