Por estar situada entre las isotermas de 20º C y 22º C, el clima de Santiago del Estero es cálido y correspondiente con el de las regiones subtropicales. La temperatura media anual es de 21,5 º C, con una máxima absoluta en verano de hasta 47º C y una mínima absoluta en invierno de –5º'C. Se distinguen dos estaciones: lluviosa, de octubre a marzo, y seca, de abril a septiembre. Las lluvias, abundantes sobre todo en la época estival, disminuyen de este a oeste. A lo largo del año oscilan entre 750 mm y 600 mm, y el promedio anual es de 695 mm. La nubosidad del territorio tiene poca amplitud: hay una relación de 295 días claros y los días nublados. Los vientos dominantes son los del norte, en verano, y del sur en la temporada invernal. Estos últimos son los más beneficiosos, ya que provocan lluvias frontales. Las heladas se producen entre mayo y agosto, y el granizo, que es poco frecuente, suele ocurrir entre octubre y marzo.

El clima de Santiago del Estero favorece el desarrollo vegetal en el período de alta temperatura y abundante precipitación.