Климат Ярославской области умеренно-континентальный со сравнительно теплым и влажным летом, умеренно холодной зимой и ярко выраженными весной и осенью. Территория относится к полосе среднеранних культур умеренного пояса с благоприятными условиями перезимовки, в зоне оптимального увлажнения.
По агроклиматическим сведениям, среднемноголетняя температура воздуха - 2,6 градуса Цельсия, сумма биологически активных температур выше 100 градусов Цельсия - 1700 - 1800 градусов за 115 - 130 дней в году; сумма температур выше 150 градусов Цельсия - 1000 - 1300 градусов Цельсия за 60 - 80 дней; последний весенний заморозок - около 15 мая, а первый осенний - 25 сентября; безморозный период длится 110 - 140 дней; из 550 - 600 мм годовой суммы осадков половина выпадает в период вегетации; запас продуктивной влаги на глубине до 1 м составляет 210 - 230 мм; изометрический коэффициент равен 1,4 - 1,6.
В Ярославской области выделены два агроклиматических района:
- первый охватывает северную и западную части области;
- второй занимает центральную и южную части области.
Характерной особенностью первого агроклиматического района является сравнительно низкая теплообеспеченность. Сумма биологически активных температур за вегетационный период составляет 1725 градусов, из которых 23,4 процента приходятся на пожнивный период после уборки озимых зерновых культур и только 11,5 процента - после уборки ранних яровых.
За теплое время года выпадает не менее 355 мм осадков, из них 150 мм, или 42,2 процента, приходится на пожнивный период. Гидротермический коэффициент за вегетационный период - 2,0, а в пожнивный период увеличивается до 3,7. Период вегетации длится 161 день.
Природные условия второго агроклиматического района несколько благоприятнее по сравнению с первым. Вегетационный период продолжается 169 дней. Сумма биологически активных температур составляет 1840 градусов, из них пожнивный период после озимых и яровых зерновых - 510 градусов и 280 градусов соответственно. Осадков за вегетационный период выпадает 325 мм.
В целом вегетативный период в 2013 году выдался теплым, осадков выпало 82 процента от нормы. Гидротермический коэффициент при средних показателях равен 1,4 - 1,6.
В связи с неравномерностью выпадения осадков в течение вегетационного периода, а также частым проявлением весенне-летней засухи орошение является необходимым агротехнологическим мероприятием, особенно для культур, обладающих высоким водопотреблением.
Территория Ярославской области характеризуется развитой гидрографической сетью. Средний коэффициент густоты речной сети 0,36 (то есть на 1 кв. км водосбора приходится 360 м длины речной сети). В зависимости от типа местности, от географической обстановки он может меняться от 0,1 до 0,7. Меньше всего рек в Ярославско-Костромской низине (коэффициент густоты 0,1 - 0,3), больше - на северных склонах Даниловской возвышенности (коэффициент густоты 0,55 - 0,70). Истоки всех рек находятся на высоте от 100 до 290 м над уровнем моря. Падение их русла на каждый километр составляет от 7 до 12 см, что характерно для рек равнинного типа. Большинство рек имеют спокойное, размеренное течение, скорость которого в самые активные месяцы не превышает 0,5 м/с.
Вся территория области относится к бассейну реки Волги, протяженность которой на территории Ярославской области составляет 340 км.
В Ярославской области имеется 83 озера, наиболее крупные из них имеют площадь зеркала свыше 60 га. По своему происхождению эти озера делятся в основном на два типа: ледниково-эрозионный (Неро, Плещеево, Савельевское, Сомино, Вашутинское и др.) и пойменный (Яхробольское, Искробольское, Шачебольское и др.).
Ярославская область богата болотами, общая численность которых достигает 1100, причем 22 из них имеют площадь более 1000 га. Среди самых крупных болот выделяются Мокеиха-Зыбинское (площадь 20579 га, максимальная мощность торфяного пласта 9,4 м), которое относится к крупнейшим в европейской части Российской Федерации, а также Солодиха (7411 га), Пыханское (8647 га), Исаковское (4489 га), Сухое (4575 га), Великий мох (4531 га), Половецко-Купанское (2678 га), Нагорьевское (1784 га). Общая площадь болот составляет 182000 га (5 процентов территории Ярославской области), но распределены они очень неравномерно. Заболоченность территории отдельных муниципальных районов колеблется от 1 до 15 процентов. Наиболее заболочены северо-западная, северная и южная группы муниципальных районов. Несмотря на общую тенденцию к увеличению стока в ближайшие десятилетия и связанное с этим обострение проблем подтопления многих поселков и городов Ярославской области, неизбежно продолжается естественное обмеление отдельных участков рек. Серьезное беспокойство вызывает заболачивание многих речных систем.