Клімат Донецьку континентальний, з посушливо-суховійними явищами. Зима порівняно холодна, із нестійким сніговим покровом, літо часто спекотне та посушливе. Переважають вітри східного та південно-східного напрямку. Середня температура повітря за рік становить плюс 7,5-9,6ºС. Середня температура січня (найхолоднішого місяця) становить мінус 2,5-5,1ºС, середня температура липня (найтеплішого місяця) – плюс 21,2-23,0ºС.
Абсолютний мінімум температури повітря спостерігався 11 січні 1950 року і становив 32,0º морозу. Абсолютний максимум – 39,1º тепла був зафіксований 10 серпня 2010 року.
Зимовий період на Донеччині в середньому триває 93-113 днів – з 20-29 листопада до 2-13 березня.
Літній період (із середніми добовими температурами повітря 15ºС і вище), триває 115-135 днів – з 14-22 травня до 15-25 вересня.
Середня кількість опадів за рік становить 570 мм, змінюючись по роках і території від 271 до 875 мм. Близько 60 % від річної кількості опадів випадає у теплий період року – 290-370 мм. У найбільш посушливі роки опадів випадає у 1,5-3 рази менше. Недобір опадів, особливо в поєднанні з високими температурами, обумовлює ґрунтову засуху.
Відносна вологість повітря у теплий період року (квітень-жовтень) коливається від 60 % весною до 80 % восени, а кількість днів із відносною вологістю повітря 30 % та менше за цей період становить 30-40 днів, на узбережжі – 6 днів.
Перші осінні заморозки у повітрі спостерігаються в першій–другій декаді жовтня, останні весняні – у другій–третій декаді квітня (на крайньому півдні – у першій декаді квітня).
Найпізніший весняний заморозок за останні десятиліття зафіксовано 22 травня 2002 року. Найбільш ранній осінній заморозок у повітрі відмічався 19 вересня 1995 року.
Середня тривалість беззаморозкового періоду у повітрі становить 158-197 днів, на поверхні ґрунту – 134-174 дні.
Сніговий покрив зазвичай утворюється наприкінці листопада – на початку грудня, а руйнується у першій декаді березня. Загальна тривалість залягання снігового покриву за зиму становить 50-95 днів, середня висота снігу за зиму 6-12 см, тоді як максимальна висота в окремі роки сягає 40-55 см, у південних районах – до 88 см. В останні десятиріччя досить часто відмічаються роки без сталого снігового покриву, або взагалі безсніжні зими.
Взимку, зазвичай, бувають відлиги, кількість днів з якими за період грудень−лютий по області коливається від 42 до 51.
За сукупністю показників температур повітря та кількості опадів територію Донецької області поділено на три кліматичні райони: достатнього теплозабезпечення і недостатнього зволоження; високого рівня теплозабезпечення і недостатнього зволоження та високого рівня теплозабезпечення посушливий.