Климат в районе озера является пустынным. Средняя максимальная температура июля составляет около 30 ° C, января - около -9 ° C. Осадков в среднем выпадает 131 мм в год. Относительная влажность воздуха 55-60%Средняя годовая скорость ветра около 4,5-4,8 м / с, причем в западной части озера преобладают северные ветры, а в восточной части - северо-восточные. Ветер вызывает на озере большие волны [ru] (высота волны может достигать 2-3,5 м) , в западной части наблюдается постоянная круговое течение [ru], направленная по часовой стрелке.
Количество солнечных дней составляет 110-130 в год, энергетическая освещенность - 15,9 МДж на м² в день. Балхаш относится к числу теплых озер, которые хорошо прогреваются. Температура воды на поверхности озера меняется от 0 ° C в декабре до 28 ° C в июле. Среднегодовая температура западной части озера составляет 10 ° C, восточной - 9 ° C. Озеро ежегодно замерзает, и лед обычно держится с ноября до начала апреля [34], причем восток оледенения с восточной части происходит с задержкой на 10-15 дней