阳曲县地形差异较大，年平均气温也因地而异，中部平川地区平均气温8℃—9℃，东、西两山区5℃—7℃，全县年平均气温为8.9℃，冬季为－6.2℃，春季10.8℃,夏季15.0℃，秋季8.8℃。一年中夏季气温最高，七月份达到年际的最高峰，月平均气温为24.0℃，冬季寒冷，一月份降到全年最低峰，月平均气温为－7.7℃。年极端最高气温为38.2℃（1961年6月10日），极端最低气温为－25.7℃（1966年12月27日和1970年1月5日）。一日中最高温度一般出现在14时左右，最低温度出现在日出时。气温分布大体由平川到高山逐渐降低。盆地、河谷温暖，苔地、高山寒冷，东部地区平均气温较中部平川偏低约2℃—3℃，西部山区平均气温较中部平川偏低约3℃—5℃。
历年相对湿度为58%，各月相对湿度以8月最大，为74%，以4月最小，为46%，历年最小相对湿度1%。
境内无霜期平均为164天，最长214天左右，最短127天，初霜冻出现在9月14日至11月2日，终霜冻一般出现在2月15日至5月20日。山区和平川出现的霜冻日期不同，一般是春天栋梁坡地，秋天冻河谷地。
县境年平均风速为2.3米/秒，各月平均风速以4月最大，为3.1米/秒，以9月最小，为1.5米/秒。最大风速为24米/秒（出现在1967年5月24日）。历年出现风速达17米/秒的风日数平均为19天，最多年为46天（1968年），最少年为4天（1987、1988年）。
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