薛家湾镇属于典型的中温带大陆性气候，光照充足，四季分明，气候特点为：冬季漫长寒冷，夏季炎热短促，春秋气温变化剧烈。降水量少，主要集中在夏秋季节。年日照时间为3000小时以上。全年平均气温6.2℃～8.7℃，1 月份平均气温在-12.9℃～-10.8℃,极端最低气温-32.8℃,7月份平均气温25℃～29℃，极端最高温度39℃；无霜期145天；年降水量为400毫米左右。 境内受季风影响，夏季多偏南或偏东风，晚秋至次年早春多西北风。因近地面受涡流状湍流及地形的影响，亦常出现不定向风。风沙大，年风沙日数35～60天，最多可达89天，其中大风日数一般在半月以上

境内地表沟谷发育，沟纹密布，河网密度为0.25公里/平方公里。北部、东部及东南有黄河过境197公里。地表径流均属黄河水系，除呼斯太河常年有水外，大都为季节性河流，以大气降水补给为主。

主要河川有：西部的束会川、四道柳川、暖水川、五字湾川、西营子川、虎石沟川等；北部的呼斯太河、大沟等；中部的纳林川；东部的长川、黑岱沟、塔哈拉川、龙王沟、孔兑沟、灌子沟。这些沟川的主要特征是：径流量小、年纪变化大，年内分配不均，一般是春秋流水，冬夏干涸。河流短，比降大，水流湍急，水土流失较为严重。 黄河年过水量248亿立方米，国家批准黄河用水指标2亿立方米，现有80％尚未利用；年降水总量30亿立方米；年径流总量4.3亿立方米；地下水探明储量28.5亿立方米，年开采量0.55亿立方米；库坝总库容1.8亿立方米，年供水量5000万立方米。

境内地下水受地质构造、地貌、岩性、气候等因素的影响，各地下水量、水质及贮存形式等存在较大差异。