經統計，位於祁連山北坡的西水地面氣象站4～8月份日照時數較長，日照時數差異較小。讀書都 m.dushudu.com西水地面氣象站日照時數年內變化表現為夏季最大、春秋季次之、冬季最小，日照時數除受可照時間影響外，它還與天氣狀況有很大的關係，這主要是由於夏季雲量增多，降水較多，抵消了緯度的影響，致使4～8月份日照時數無明顯差異，甚至4月份比7月份還長；進入冬季以後，雖然可照時間相對縮短，但由於受蒙古高壓的控制，氣候嚴寒乾燥，多為晴朗低溫天氣，因而冬季日照時數與夏季日照時數相比變化幅度小。因此，其年內變化又表現出與可照時間變化的不一致性。在北坡形成了比較穩定的溫度空間，為林木的更新創造了積極因素。
祁連山區年平均氣溫都在4c以下，隨着高度的升高氣溫逐漸降低，遞減率為0.58c/100m。山頂的溫度一般低於0c，常年都有積雪。最冷的1月平均氣溫低於-11c，最熱的7月平均氣溫低於15c，12月至次年3月，祁連山區大部分地區氣溫都在0c以下，4～10月最高氣溫在4～15c之間。祁連山區平均氣溫的空間分佈形勢比較穩定，年際變化很小，氣溫最低中心常年位於西段海拔較高的托勒山附近，氣溫的等值線走向與地形廓線基本一致，這說明影響祁連山附近氣溫分佈的主要因素是地形即海拔高度，地理緯度的影響次之。
祁連山區的降水特徵與氣溫不同，不但受海拔高度的影響，而且受所處的緯度、經度，以及地形的坡向和坡度的影響。降水的季節、年際變化都比較大，這主要是由於降水的影響因素較為複雜造成的。祁連山林區是河西走廊降水較多的區域，年降水量在400mm左右，降水變率在0.60左右。降水主要集中在5～9月，占年總量的89.7%。隨着海拔升高降雨日增加，降水量增多。在祁連山北坡中部降水量總的變化特徵是海拔每升高100米，降水量增加4.3%。隨着海拔升高，亦出現了蒸發量減少，相對濕度增加，絕對濕度下降的趨勢。海拔在3000m以下，降水遞增率呈高峰型；3000～3400m降水遞增緩慢；3400～3600m遞增又呈高峰型。當海拔超過3600米時，由於接近山頂，風速加大，降水量多為固態，降水量出現下降趨勢。試驗區相同海拔高度3400m陰坡年均降水量比陽坡高5.21%，陰陽坡降水增減率有明顯差異。
祁連山東側由於受夏季季風的影響降水量最多，如門源站年降水量為519mm，向西北方向逐漸減少，肅北站年降水量只有150mm左右。祁連山區比周圍地形較低的地區降水量要多，如托勒站與酒泉站相距不到100km，但年降水相差200mm。降水量隨着高度的遞增呈現出「s」型曲線變化的趨勢，有一個降水量的「極大高度」和「極小高度」，「極大高度在1800～2800m之間，「極小高度」在2200～3600m之間，一般是祁連山東南部高度較低，向西北逐漸升高。
由於祁連山地處內陸腹地，不但受東南季風輸送來的暖濕氣流影響，而且還受西風流帶來的大西洋冷濕氣流的影響，在盛夏期間一定程度上還受到翻越青藏高原的印度洋暖濕氣團的影響，水汽來源較為複雜，加上山區夏季對流性降水的影響，使得祁連山降水的年際變化較大。冬季12月～2月降水量較少，月降水量不超過5mm，7月和8月降水量最多，東段月降水量最多可達110mm。
河西走廊西部區主要受西風帶系統的影響，降水較少，變率較大。祁連山東部區主要受西南或東南暖濕氣流的影響，降水量比較大，變率較小。祁連走廊中部區由於高山的阻擋，西風帶系統和東南暖濕氣流的影響減小，形成不同於其它區的降水特徵。較大量的降水，較大的濕度，為幼樹的生長發育提供了充足的水分保障。經西水站測定，降水總的變化特徵是海拔每升高100m，年降水量平均遞增4.99%。海拔在3000m以下，降水遞增率呈高峰型；3000～3400m降水遞增緩慢；3400～3600m遞增又呈高峰型；當海拔超過3600m時，降水量遞增緩慢，山頂處呈下降態勢。
祁連山位於青藏、黃土兩大高原和蒙新荒漠的交匯處，受青藏高原氣候和荒漠氣候影響，氣溫高，冷熱劇變，相對濕度低，所以蒸發強烈。經統計，祁連山西水地面氣象站多年平均蒸發量為1043.3mm，蒸發年內分配很不均勻，蒸發主要集中在4～9月，占年蒸發量的75.1%，最大月蒸發量出現在6月份，占年蒸發量的14.4%，最小月蒸發量出現在1月份，占年蒸發量的2.4%。
祁連山水系呈輻射－格狀分佈。輻射中心位於北緯38°20′，東經99°，由此沿冷龍嶺至毛毛山一線，再沿大通山、日月山至青海南山東段一線為內外流域分界線，此線東南側的黃河支流有莊浪河、大通河、湟水，屬外流水系；西北側的石羊河、黑河、托來河、疏勒河、黨河，屬河西走廊內陸水系；哈爾騰河、魚卡河、塔塔棱河、阿讓郭勒河，屬柴達木的內陸水系；還有青海湖、哈拉湖兩獨立的內陸水系。河流流量年際變化較小，而季節變化和日變化較大。祁連山脈東部的烏鞘嶺、冷龍嶺、日月山一線是中國西北地區內流區與外流區的分界線。此線以東的莊浪河、大通河、湟水皆匯入黃河，此線以西的河流皆為內流河。
祁連山儲水以冰川為主，冰川融水出流形成祁連山水系。根據中國科學院原冰川凍土研究所的統計，祁連山共有冰川3306條，面積達2060.0平方公里左右，約佔我國冰川總面積56500.0平方公里的3.7%。現代冰川下限，北坡為4100.0～4300.0m，南坡4300.0～4500.m，且西部較東部高200.0～300.0m。冰川總儲水量約為1145.0億立方米qh省地理志記為1320億立方米，大體相當於河西地區年徑流量的15倍，冰雪融水主要補給山北的河西走廊和山南的大通河。冰川沿山脊成羽狀分佈其分佈特徵是：東經99°以東的走廊南山、冷龍嶺，降水條件較好，冰川數量多、規模小，多數是懸冰川和冰斗冰川；東經99°以西地區冷儲大，冰川數量少但規模大，多數是山谷冰川，有大雪山、斑賽爾山索珠連峰、疏勒南山、土爾根達板山和黨河南山5個較大的冰川區。山系內最長的山脈一走廊南山冰川數目數最多，最高的山脈一疏勒南山冰川面積最大。
最大的冰川是大雪山的老虎溝12號冰川和土爾根達坡的敦德冰川。老虎溝12號冰川屬山谷冰川類型，長10.1公里，面積為21.9平方公里，冰儲量達2.6立方公里，折水量約22.0億立方米。敦德冰川跨甘肅、青海兩省之間，為兩省共有，屬平頂
