伊金霍洛旗属温带大陆性季风气候。其特点是干旱少雨，日照强烈，风大沙多，四季分明。春季干燥多风，夏季降水频发，秋季凉爽少雨，冬季干燥寒冷。30年平均气温为7.4 ℃，极端最高气温为37.4 ℃，出现在1999年7月24日；极端最低气温为-29.7 ℃，出现在2002年12月27日。年平均降水量为361.7 mm。年最大降雨量为600.0 mm，出现在2024年，年最小降雨量为206.4 mm，出现在2000年。年平均风速为2.6 m/s；年平均无霜期149天，平均初霜日9月25日，终霜日5月3日。年平均蒸发量2714.3 mm；年平均日照时数3008.4 h，日照百分率68%。

　　全旗土壤呈地带性分布，东部分布的粗骨土、风沙土、栗钙土面积较广，潮土、沼泽土和盐土则零星分布于河床两岸和低洼地区；中部鄂尔多斯高原区主要分布着栗钙土、粗骨土、风沙土和一定数量的草甸土和盐土，潮土分布于滩地；西部毛乌素沙区主要分布着风沙土和相当数量的潮土和栗钙土。全旗土壤总面积534560公顷，占总面积的95%，各土类具体分布情况：栗钙土占15%，粗骨土占10%，风沙土占61%，该土类是伊旗的主要农牧业用地。潮土占13%，该土类土层较厚且肥沃，是伊旗的主要农业用地。我旗属温带半干旱草原，草原植被广泛发育，草类多由多年生的草群组成，而又以丛生禾本科为主，其次是油蒿和豆科杂草，灌木和半灌木占有较大比重。油蒿的比重高达60%左右，草群主要以毛乌素沙区的植被类型为主。