旭川市は上川盆地に位置していることから、典型的な内陸性気候になっている[16]。気温の年較差が50度以上あるため寒暖の差が大きいことが特徴であり[16]、1902年(明治35年)1月25日に日本の気象官署での観測史上最低気温となる-41.0度を記録[20][21]、1989年(平成元年)8月7日には旭川(上川地方)観測史上最高気温となる36.0度を記録している[21]。mm程度となっている[16]。%増の降雪量を観測する[22]。次ぐ数値を記録しているが[22]、どか雪が比較的少ないため最深積雪は余り大きくならない[22]。1年間に雪の降る日数は143.8日は日本国内で最も多い[23]。春は移動性高気圧に覆われる日が多く穏やかな天気の日が続くが、寒さが残る[24]。夏になるとオホーツク海高気圧の影響により肌寒い日もあるが、梅雨前線の北上と太平洋高気圧の勢力が強まることにより気温も上昇する[24]。雷を伴った強い雨が降ることもある[24]。秋は低気圧や前線が北海道付近を通るため、天気は周期的に変わる[24]。昼と夜の気温の差が大きくなり、明け方頃に晴れていると放射冷却現象により大きく気温が下がって霜が降りたり水たまりに氷が張ることもある[24]。ヒートアイランド現象の傾向があると考えられており[25]、市街地の平均気温が30年間で1.1度上昇している[25]。郊外にある江丹別地域の冬季は厳しい寒さの日が続く。