Kışın kutbi, yazın tropikal hava kütlelerinin etkisi altındadır. Yükselti, dağların uzanışı, denize uzaklık gibi coğrafi faktörler de iklimi etkiler. Afşin, Binboğa Dağları'nın doğu eteklerinde, deniz etkisinden uzak bir konumda olduğundan karasal iklim hakimdir. Yazlar sıcak ve kurak, kışlar soğuk ve kar yağışlıdır.
Yıllık ortalama sıcaklık 11,5 °C'dir. En düşük ortalama sıcaklık ocakta (-2,5 °C), en yüksek sıcaklık temmuz ve ağustosta (36,2–37,3 °C) görülür. En yüksek sıcaklık 38,2 °C (4 Ağustos 1991), en düşük sıcaklık -27,3 °C (7 Şubat 1991) olarak ölçülmüştür. Afşin, Doğu Anadolu, İç Anadolu ve Akdeniz bölgelerinin kesişim noktasında bulunduğundan geçiş iklimi özellikleri gösterir, ancak karasal iklim daha baskındır.
Yıllık ortalama yağış 395,1 mm'dir. En çok yağış ilkbaharda (%39), ardından kış (%33) ve sonbaharda (%22) görülür. En fazla yağış 1991'de (562,2 mm), en az yağış 1997'de (329,6 mm) kaydedilmiştir. Kar yağışları ekimden mart ortalarına kadar sürer ve yıllık ortalama 21,2 gün kar yağışlıdır. Karın yerde kalma süresi ortalama 40,1 gündür.
Toprak üstü en düşük sıcaklıklar ocak ve şubatta (-20,1 ile -19,2 °C), toprak altı (20 cm) en düşük sıcaklık ocakta (-2,8 °C) ölçülmüştür. En yüksek toprak altı sıcaklık ağustostadır (22,8 °C). Donlu günler ekimden mayısa kadar görülür, ocakta en yüksek seviyeye (17 gün) ulaşır. Yıllık ortalama donlu gün sayısı 109'dur.
Sonbahar, ilkbahar ve kışın güneybatıdan (Lodos), yazın kuzeyden (Poyraz) rüzgarlar eser. Güneybatı rüzgarları yağış getirir, kuzey rüzgarları sıcaklığı düşürür. En yüksek rüzgar esme sayısı güneybatıdandır (%36). En kuvvetli rüzgar hızı 28,8 m/sn (batı, Temmuz 2005) olarak ölçülmüştür. Ortalama nispi nem %62,8'dir. Bulutluluk en çok kış ve ilkbaharda artar, yazın azalır. Yıllık ortalama bulutlu gün sayısı 4,1'dir.
Don olayları ekimden itibaren başlar, ocakta en yüksek seviyeye ulaşır (25 gün). Yıllık ortalama donlu gün sayısı 109'dur. En yüksek kar örtüsü kalınlığı şubatta 69 cm, yıllık ortalama 21,5 cm'dir. Yılın yedi ayı karla örtülü geçer. En yüksek kar örtüsü kalınlığı 1992'de 69 cm olarak ölçülmüştür.
