我国降水量的空间分布明显地自东南向西北递减，以致西北区不仅成为全国，甚至还是亚欧大陆最干旱的地区。甘肃南部一隅尚可达600～800mm，到甘肃中部降至400mm以下，至宁夏北部则减到200mm，至河西走廊东中段更只有100～200rum，而走廊西段，乃至整个塔里木盆地几乎都在 50mm以下。位于吐鲁番盆地西部的托克逊年降水量仅有5.9mm，成为全国最少雨的地方。实际上，包括吐鲁番和塔里木盆地东部在内的地区，都是降水最少的地区，以致有人称之为亚洲干极或极端干旱区。准噶尔盆地中部不足100mm，但边缘区接近200mm。
山区降水量普遍显著多于盆地平原。阿尔泰山、天山、祁连山高山带都可达400～600mm。昆仑山西段和阿尔金山由于降水垂直梯度太小，高山带也很难超过300mm。
四、干燥度和大陆度都最大
干燥度是表征地域干湿状况的重要指标之一，通常以日平均温度≥10℃期间积温与降水量之比乘以经验系数来确定。我国以干燥度＜1.0为湿润区，1.0～1.5为半湿润区，1.5～4.0为半干旱区，＞4.0为干旱区。西北区只有甘肃南部属湿润区。半湿润区呈一狭窄带状分布，包括甘肃渭河流域及陇东地区南部。半干旱区占据甘肃中部、陇东北部和西北区绝大部分山地。而准噶尔盆地、塔里木盆地、河西走廊，除准噶尔略大于4.0，其余均超过16.0，成为典型的干旱区。
西北区气候具有强烈的大陆性特征，依据焦金斯基公式，大陆性和海洋性气候的分界为大陆度50，最强大陆性气候为100。西北区除甘南和陇南南部不足50，表现出轻微的海洋性气候特征外，绝大部分地区大陆度在60～70间，吐鲁番盆地则达85.8，克拉玛依为84.6可称第二高值。
五、多风沙
从整体上说，西北区年平均风速和大风日数在全国都算不上高值区。西北各地年平均风速多在2～3m/s之间，大风日数多在5～15天以内。但是，部分地区的特殊地貌作用，例如隘管效应以及风力作用所造成的地理后果之普遍存在，仍然不免给人们留下西北多风的深刻印象。
所谓隘管效应是指空气通过山口和峡谷时流线加密，风速增高。许多情况下短短距离内年平均风速即可猛增4～5m/s，而西北区的准噶尔西部山地、天山山地及河西走廊，颇多此类山口和峡谷，年平均风速和大风日数自然大为增加。达坂城是天山山地内贯通准噶尔盆地与吐鲁番盆地的峡谷，年平均风速高达6.1m/s，大风日数多至148天。阿拉山口是准噶尔西部山地与北天山之间的一条峡谷，年平均风速达6m/s，大风日数多达164天，作为塔城盆地与准噶尔盆地通道的老风口，吐鲁番盆地西北部的“三十里风区”，哈密十三间房一带的“百里风区”之说，额尔齐斯河谷地、阿尔泰山与东天山之间的淖毛湖戈壁等，年平均风速通常超过4m/s，大风日数多在100天以上。河西走廊西段亦是一个狭管，年平均风速达4m/s左右，大风日数约60～70天。这里的风能已开始得到利用，例如达坂城已建成巨大的风力发电厂。
当风速超过3～4m/s，即可使地面细粒物质飞扬，称为起沙风。西北区干旱盆地和平地每年约出现起沙风 100～400次，合成风速最高可达 2000m/s作为荒漠景观指示物的风蚀地貌和沙漠的形成，都与风的作用密切相关。