石泉属北亚热带气候区。主要气候特征：温和湿润，雨量充沛，光热尚足，灾害天气频繁。在时间分配上，季节差异大，配比不协调。春季升温快，不稳定，冷暖变化大，常有寒潮、霜冻、大风和浮尘天气。冬季受蒙古高压和极地变性大陆气团影响，天气较冷，降雨量少，多干旱；春季暖气团逐渐增强，气温渐高，晚春多阴雨；夏季受蒙古低压和太平洋副热带海洋气团影响，降水集中，局部洪涝，常有伏旱和夏旱发生；秋季冷暖气团交替发生，阴雨连绵，常伴随低温，10月份后，气温迅速降低，降水量显著减少。石泉地跨秦、巴两山，山势从中部河谷分别向北向南两侧增高。地形复杂，光照由南向北，由西向东渐增，气温随海拔增高而递减，降水自东北向西南递增，造成了明显的地域差异。

太阳辐射量（光照）：多年平均辐射为106.57千卡/平方厘米·年。7月最大，为13.63千卡/平方厘米·月。在季节分布上，夏季最高，为40.24千卡/平方厘米·季；且从初春到晚春渐次升高；从初伏到晚秋逐渐降低，对越冬作物小麦有利，对大秋作物玉米、水稻后期成熟不利。

生理辐射量（光质）。全年生理辐射为53.23千卡/平方厘米·年。全年有效辐射期共359天。冬季＜0℃的无效生理辐射为0.13千卡/平方厘米，占全年辐射值0.12％，仅6天；春季0℃～20℃，为19.21千卡/平方厘米，占36.2％，对小麦、油菜等生长有利。≥20℃的有效光能21.96千卡/平方厘米，占41.4％。

日照（光时）。年平均日照1811.6小时，日照率40％。夏季最丰，为658.8小时，占36.4％，对越冬作物成熟和早秋作物生长发育有利；冬季最少，仅占15.1％；7、8月光照充足，日照百分率分别为52％、59％。9月份日照时数急骤下降，由8月份的230.5小时降至10月份的117.2小时，减少49.2％；日照年际变化较大，最丰年为2129.4小时（1962年），最欠年为1321.2小时（1982年），相差302.2小时。光能分布的这一特点，是石泉粮食产量低而不稳的主要因素之一。

石泉平均气温14.6℃。最热月份7月，平均25.9℃。最冷月份是1月，平均2.7℃。冷热月温差23.2℃。极端最高气温41.4℃（1966年8月16日），最低气温-10.2℃（1967年1月16日）。

农业界限温度。≥0℃积温5367℃，359天；≥10℃积温4527℃，222天，对越冬作物有利；≥20℃积温2550℃，103天，有利于喜温作物生长发育。据积温计算，石泉北亚热带面积721.3平方公里，占总面积47.3％，暖温带，温带面积占52.7％。

气温变化规律。春季升温快，温度由3月份10℃升至5月份的19.9℃，月均上升4.7℃，但极不稳定，时有倒春寒发生，影响小麦抽穗、扬花、灌浆和油菜结夹及果树开花座果。秋季降温快，由9月份19.9℃实降到11月份9℃，月均5.5℃，常导致玉米、水稻“秋封”。

初霜始于11月中旬，终霜止于3月中旬，无霜期193～279天，平均242天。

石泉地面温度累年平均为17.7℃，标准差为0.6℃，变异系数为3.4％。极端最高地温70.2℃（1969年8月3日），极端最低为-14.5℃（1962年2月27日）。1～8个月稳定升温，累年平均4.0℃，8～1月稳定降温，累年月均5.6℃。其中8～9月降温最快，振幅为8.10℃。春分地面温度累年平均为18.10℃，比夏季低12.5℃，比秋季高1.1℃，比冬季高13.0℃。

地温与气温基本一致。热中心有二：一是中部河谷的古堰、池河；二是汉江沿岸的南部后柳、熨斗谷地。地温最冷中心，主要为云雾山周围地区。春分5厘米地温稳定通过5℃，平均初日为2月11日，终月12月16日，稳定通过12℃。3月30日前后，为水稻育秧适宜期。

石泉雨水充沛，自然降水具有强烈季节性。多年平均降水量877.1毫米。空间分布，由东北向西渐增，增至西南角，降水最高。东北部833.5（迎丰地区）～885.4毫米（池河地区），中部河谷丘陵菩窑一线为860～870毫米，北部秦岭南坡为820～830毫米，是降水低值区；西南部（喜河地区）高达1042.8毫米，为多降水中心。

石泉多年平均降水日数122天，占总天数33％。降水集中在7、8、9三个月，占降水总日数的33.8％，雨量占51.9％。年际变化，最小为575.5毫米（1966年），最大1359.5毫米（1964年），相差2.35倍。季节降水，夏季占43.5％；秋季次之，占32.1％；春季较少，占21.8％；冬季最少，占2.6％。“冬春少雨伏干旱，仲夏晚夜雨连绵”。

石泉水分蒸发量877.5毫米，略小于降水量，属湿润气候。年湿润度，北部两河为1.08，迎丰为1.04，南部喜河为1.20，中部城关为1.03。由于降水年内分配不均，各月湿润度悬殊。2、12月属干旱，3月属半干旱；4、5、6月属半湿润，9、10月属过湿润。