آب و هوای استان به علت وجود کوه‌های مرتفع، مجاورت با حاشیه مرکزی ایران، همجواری با بخشی از منطقه حوض سلطان، کویر میقان و حوزه آبریز دریاچه نمک و همچنین قرار گرفتن در محل تلاقی دو رشته کوه البرز و زاگرس، دارای آب و هوایی متنوع است. همچنین جهت و جریان وزش بادهای غربی ـ مدیترانه‌ای و اقیانوس اطلس، توده‌های هوای فشار زیاد اقیانوس هند و جریانهای سرد آسیای مرکزی شرایط اقلیمی استان را تحت تاثیر خود قرار می‌دهد. مهمترین انواع آب و هوای استان عبارتند از: آب و هوای نیمه بیابانی در مناطقی چون ساوه و زرندیه، آب و هوای معتدل کوهستانی همراه با زمستان سرد و تابستان معتدل، در شهرستان‌هایی مانند اراک، خمین، تفرش و محلات. آب و هوای سرد کوهستانی با زمستانی سرد و برفی و تابستانی خنک در محدوده‌های جغرافیایی شهرستان شازند.
