Республика расположена в зоне резко-континентального климата с большими температурными перепадами летом и зимой. В январе температура опускается до -65°С, а летом поднимается до +35°С. Зима холодная и продолжительная, лето короткое и теплое. На территории республики, в Оймяконе, находится полюс холода Северного полушария планеты, где зафиксирована температура -71,2°С.
Средняя температура воздуха в республике: в июле +20°С, в январе -39°С.
По абсолютной величине минимальной температуры (в восточных горных системах - котловинах, впадинах и других понижениях до -70 °С) и по суммарной продолжительности периода с отрицательной температурой (от 6,5 до 9 месяцев в год) республика не имеет аналогов в Северном полушарии.