帕米尔高原的气候条件属严寒的强烈大陆性高山气候，特别是东帕米尔的大陆性更为显著，这里冬季漫长（10月至翌年4月），在海拔3600米左右，1月平均气温-17.8℃，绝对最低气温-50℃，布仑戈尔1953年曾低达-53.3℃，7月平均气温13.9℃，最高不超过20℃，背阴处气温明显低于向阳处，且分布有永冻的盐化土。东帕米尔因有高山阻挡西来的湿润气流，年降水量仅75～100毫米，在喀拉湖盆地更少至30毫米。西帕米尔多东西向并行山脉，山高谷深，气候的垂直变化很大。来自大西洋的湿润气团遇到山脉的阻挡，沿坡上升而冷却，在2000～3000米以上的地带，凝成浓雾，并有大量降水，高山的迎风坡年降水量可达1000毫米，而谷地仅100～200毫米。在海拔2100米处1月平均气温-7.4℃，7月平均气温22.5℃。