四川盆地属亚热带季风气候类型。

四川盆地地形闭塞，气温高于同纬度其他地区。最冷月均温5～8℃，较同纬度的上海、武汉及纬度偏南的贵阳高2～4℃。极端最低温-6～-2℃。霜雪少见，年无霜期长280～350天，位于长江河谷中的长宁全年无霜。盆地各地夏季始于5月底，夏长4～5个多月，最热月气温高达25～29℃，长江河谷近30℃，盆地东南部极端最高温往往超过40℃，重庆、彭水曾出现44℃，故重庆亦为长江流域的三大“火炉”之一。盛夏连晴高温天气又造成盆地东南部严重的夏伏旱。各地年均温16～18℃。

10℃以上活动积温4500～6000℃，持续期8～9个月，属中亚热带。东南部的长江河谷超过6000℃，如綦江超过6100℃，相当于中国南岭以南的南亚热带气候。盆地气温东高西低，南高北低，盆底高而边缘低，等温线分布呈现同心圆状。盆地边缘山地气温具有垂直分布特点，如峨眉山、金佛山海拔升高百米，气温递减0.55℃和0.61℃。峨眉山顶年均温仅3℃，10℃以上活动积温586℃，气候上相当于寒温带和亚寒带。四川盆地年降水量1000～1300毫米，盆地边缘山地降水十分充沛，如乐山和雅安间的西缘山地年降水量为1500～1800毫米，为中国突出的多雨区，有“华西雨屏”之称。但冬干、春旱、夏涝、秋绵雨，年内分配不均，70～75%的雨量集中于6～10月。最大日降水量可达300～500毫米。“巴山夜雨”自古闻名，夜雨占总雨量的60～70%以上。盆地区雾大湿重，云低阴天多。峨眉山、金佛山是中国雾日最多地区，年相对湿度之高也为中国之冠。盆地年日照仅900～1300小时，年太阳辐射量为370～420千焦耳/平方厘米，均为中国最低值，故有“蜀犬吠日”之说。