参照离石区气象站历史数据，坪头乡气候总体属暖温带半干旱大陆性季风气候，四季分明。

冬季（12-2月）冷干，1月平均最高气温仅2℃左右，平均最低气温-10℃上下，极端最低曾达-22℃（2023年12月17日），体感寒冷。

夏季（6-8月）昼热夜凉，7月平均最高31℃、平均最低18℃左右，但2022年6月17日出现过37℃的极端高温，午后需注意防晒。

降水高度集中在7-8月，这两个月雨日占全年的三分之一以上，全期平均年降水约3106毫米，但年际波动大：2025年7月单月降水达636.4毫米，而同年9月也有226.2毫米，汛期短时强降水易引发沟道涨水。

春季（3-5月）升温快，伴有沙尘；秋季（9-10月）降温迅速，10月后降水锐减。

由于坪头乡海拔较离石城区更高，且地处黄土丘陵，山谷地形使得早晚降温更明显，尤其冬季清晨与夜间气温可能低于县城1-3℃，霜冻期偏长。

夏季午后山谷内辐射增温较强，但日落后迅速凉爽，昼夜温差较县城更大。