长江源区属高寒大陆性气候，具有寒冷、干燥、风大、辐射强、冷季漫长、无绝对无霜期等特点。年平均气温一般在6.0℃～-4.0℃.之间，但大部分地区在0℃以下，降水空间分自有东南向西北递减，流域东部年平均降水量500毫米以上，西部年降水量在250毫米左右。年内降水分布具有冷季少，暖季多的特点。

         全流域主要位于亚热带季风区，冬、夏季风交替明显。夏季炎热，雨水充沛，空气湿润；冬季寒冷，雨水稀少。多年平均气温14~17。C，1月平均气温2~5。C，≥10。C，积温4000~7000。C，无霜期长达285~350天。青藏和川西部分地区属高原气候，太阳辐射强，日照充足，降水稀少，干燥寒冷，多冰雹大风，高寒气候形成永久冻土层，冻土厚度可达100M。而汉中盆地、四川盆地及流域南部则气候温暖。流域的径流辅给复杂，但以降雨为主。流域多年平均降水量1100mm，降水时空分布不均，大致呈东南向西北递减，同一鱼区，江南大于江北，山地大于平原盆地。春、夏为雨季，长达5~6个月，广大地区有暴雨出现。

       流域的径流主要由降雨形成，除通天河、雅砻江、大渡河的上游由高山冰雪融水补给外，其余大都由雨水补给，径流大小与降水变化相一致。流域水资源总量为9616亿m3，占全国径流总量35%。长江每年5~10月为汛期，占全年径流总量的70%~80%，汛期时空变化有从东向西推迟的趋势。流域内湖泊总面积22000km3，以鄱阳湖、洞庭湖、太湖最大，对水资源时空分配起着重要调节作用。