Catamarca possui um clima predominantemente árido e quente, típico da região semiárida do noroeste da Argentina. A província é caracterizada por: altas temperaturas no verão, com máximas que podem ultrapassar 40°C em algumas áreas. Invernos frios e secos, com mínimas que chegam a menos de 5°C em áreas montanhosas. Pouca precipitação, concentrada principalmente nos meses de verão (dezembro a março). Grande parte do território é montanhosa, o que gera microclimas: por exemplo, o Vale Central tem um clima semiárido ou subúmido, com chuvas um pouco mais frequentes.