Sivas, sert bir karasal iklim yapısına sahiptir. Kışları soğuk ve sert geçer, kış aylarında bol kar yağışı görülür ve ortalama 4-5 ay karla örtülüdür. Yazları sıcak kurak ve kısa süreli, bahar ve güz mevsimleri yağmurlu geçer.
Yapılan gözlem ortalamalarına göre (son 50 yıl içinde gözlenen) en soğuk ay -34.6 derece ile Ocak ayıdır. En sıcak ay 38.3 derece ile Temmuz ayıdır, aylık yağış ortalaması en yüksek ay Mayıs, en düşük ay Ağustostur. 1992 yılında gözlenen en yüksek nem oranı