آب و هوای آذربایجان شرقی به علت مساحت زیاد و نیز پستی و بلندی های فراوان، دارای تنوع زیادی می باشد. میانه و جلفا در استان دارای بیشترین دما می باشند و بستان آباد کمترین دما را به خود اختصاص داده است.
به طور کلی از نظر اقلیمی این استان به علت نزدیکی به دریای خزر و تاثیر پذیری از دریای مدیترانه، دریای سیاه و دریاچه ارومیه و نیز وجود ارتفاعات بلند، دارای آب و هوای هر چند سرد و خشک ولی نسبتا مساعد می باشد. موقعیت کوهستانی و عرض جغرافیایی استان از عوامل برودت و سرمای قسمت اعظم این منطقه است. کم ارتفاعی و اثرات ملایم کننده بخارهای دریای خزر در پاره ای از مناطق از عوامل اعتدال اقلیمی آن به شمار می‌آید. به علاوه آذربایجان تا حدودی تحت تأثیر جریان های مرطوب دریای مدیترانه از سمت غرب و جنوب غربی قرار دارد و توده های هوای سرد سیبری نیز از شمال بر آب و هوای آن اثر می‌گذارد. تبریز نیز دارای هوایی کم رطوبت بوده و حد متوسط بارندگی آن در سال ۲۸۵ میلی متر است. این جلگه در اثر ارتفاعی که از سطح دریا دارد، دارای زمستان های طولانی و سرد و تابستان های معتدل است.
بر اساس اندازه گیری های سال ۱۳۹۰، حداقل و حداکثر مطلق دما در مرکز استان (تبریز) -۱۳٫۲ و ۴۱ درجه سانتیگراد و میزان بارندگی سالانه استان ۲۷۲٫۳ میلیمتر بوده است. در همین سال، تعداد روزهای یخبندان مرکز استان (تبریز) ۹۲ روز ثبت گردیده است.
این استان همواره تحت تأثیر بادهای سرد شمالی و سیبری و بادهای مرطوب دریای سیاه و مدیترانه و اقیانوس اطلس قرار گرفته است؛ به علاوه، بادهای محلی نیز تحت تأثیر شرایط طبیعی استان از سوی کوهستان‌های بلند و دریاچه‌های ارومیه و خزر به سوی دشت‌ها و جلگه‌ها می‌وزند.
علاوه بر پوشش گیاهی متنوعی که در فضاهای جلگه‌ای، دره‌ای و کوهستانی استان وجود دارد، جنگل‌های متراکمی نیز نقاط مختلف استان را پوشانده است. در شمال ارسباران، دره ارس و شهر ورزقان، کوه‌های قازان‌داغی و قندراتباشی واقع شده است که پوشیده از درختان جنگلی و مراتع کوهستانی است. کوه‌های گویچه‌بئل پوشیده از درختان نیمه‌جنگلی و مراتع سرسبز و خرم است و در جنوب غربی اهر واقع شده است. این مکان کوهستانی، ییلاق ایلات قره‌خانلو و مددلو است. بیشترین گونه‌‌های درختی که در جنوب غربی اهر مشاهده می‌شود، بلوز و ممرز است. جنگل‌های شهرستا‌ن‌های مراغه و هشترود نیز از نظر درجه اهمیت در مرتبه بعدی قرار دارند. این جنگل‌ها که از وسعت کمتری نسبت به جنگل‌های ارسباران برخوردار است عمدتاً از درختچه گز تشکیل شده است.
