太白山自然保护区处在我国暖温带和北亚热带分界线上。北受西北干冷气流影响，南受东南潮湿气团影响，形成南坡同期同高气温较北坡约高3－5° C，年降雨量也较北坡多100－200毫米的差异。又因其山体之高居我国东南半壁之最，相对高差达3000米，气候垂直效应表现出类北纬34° －67° 水平地带特征。山体的上下年均温约相差13° C，无霜期相差90－110天，土壤冻结期相差7－8个月。年降水量以中山为最高，达800－1000毫米。高山与低山的年降水量虽均在650－800毫米之间，但由于高山受强风、寒冻和较强光辐射的影响，却呈现出半湿润状态。遂出现同在高温季节山下麦收正旺，山上仍冻结薄冰这种山本一体、既冬又夏迥然不同的气候类型的特点。水热状况自上而下这种有规律递变的结果，在垂直山体之间形成亚寒、寒温、中温、暖温4个热量带。

由于受山地条件及大气环流的影响，保护区内南、北气候差异明显，具典型的亚高山气候特点，并形成明晰的垂直变化和气候带。从气候垂直变化看，由低向高依次出现了暖温带、温带、寒温带和亚寒带，其主要气象因子及特征。详见表《各热量带主要气象因子及特征》

其中，降水最多月份是每年的7—9月，其海拔高度为2000m左右，这时温湿度配合有利于生物多样性的形成，而每年的3—5月和10—11月保护区内最为干燥，尤以3—5月为甚，随着温度的回升，林内可燃物干燥，造成林火隐患，在冬季11月—翌年3月），保护区内大部分地区有积雪。复杂的气候条件是太白山生物多样性的主要因素。由于受气候变化的影响，其环境、生物因素，如地貌、土壤、植被、动物、植物等亦形成相应的垂直变化，在南北坡亦有差异。