Il clima delle Grandi Pianure varia molto da nord a sud e da est a ovest. Le aree meridionali della regione possono avere temperature elevate per gran parte dell'anno, mentre le parti settentrionali sono spesso molto più fresche. Le zone orientali sono anche molto più umide di quelle semi-aride occidentali.
Le temperature di gennaio e febbraio sono molto basse in tutta la regione, che variano da 40 gradi Fahrenheit nelle pianure meridionali a 10 gradi Fahrenheit nelle praterie canadesi. Le temperature estive sono molto più alte, con una media di circa 80 gradi Fahrenheit attraverso le pianure meridionali e 66 gradi Fahrenheit nelle praterie canadesi.
Le precipitazioni aumentano significativamente da nord-ovest a sud-est, il sud-est ha più di 40 pollici all'anno rispetto a meno di 14 pollici in alcune parti del Canada e del Montana. La primavera nelle Grandi Pianure è caratterizzata da temporali con forti piogge, forti venti e trombe d'aria. La neve è comune nella maggior parte delle pianure durante l'inverno, variando da 1 pollice nelle regioni meridionali a oltre 40 pollici nelle sezioni settentrionali.
Il clima variabile delle pianure è in gran parte dovuto al movimento di diverse masse d'aria. Le masse fredde e asciutte del Canada portano aria fredda e secca attraverso le pianure, mentre verso nord le masse d'aria provenienti dal Golfo del Messico e dai Caraibi portano spesso aria calda e umida nella regione. Inoltre, l'aria calda e secca può risalire dai deserti sud-occidentali e l'aria dell'Oceano Pacifico si sposta spesso verso est, attraversando catene montuose che producono un significativo effetto di riscaldamento ed essiccazione.
