大同地处温带大陆性季风气候区，受季风影响，四季鲜明。
春季：气温回升很快，平均气温6.5~9.1℃，适宜外出郊游踏青；
夏季：气候温和，平均气温在19~21.8℃之间，雨水集中，此时适宜游览自然风光，如：恒山风景名胜区；
秋季：来临后气温逐渐下降，平均气温在5.8~8.4℃之间，此时风景优美、温度适宜，可以游览各个景区；
冬季：较春夏秋三季漫长，长达四个多月，盛行西北风，日短天寒。平均气温在-12.8~-6.3℃之间，最冷月为1月份，平均气温是-11.3℃，此时游览大同市区内的古寺也是别有一番风味。
4-10月最佳。大同地势较高，昼夜温差较大，夏季风沙小，天气较凉爽。