根据甘肃省南北的温度差异，首先需要划分出不同的气候带。目前的气候区划工作都偏重于为农业服务，因此比较通用的划分温度带的依据是与农作物生长关系较大的日平均温度≥10℃的天数及其积温，同时考虑1月平均气温作为划分温度带的指标。参照自然景观及作物分布，甘肃从南到北分为北亚热带、暖温带和温带。对于靠近青藏高原的祁连山区和甘南高原，由于海拔高，气候寒冷，另列为高原气候区。
在一个省内出现3个温度带和1个高寒气候区，这在全国可以说是独一无二的。其根本原因还是在于地理位置。我们知道，地球上各地气候的不同，其最主要原因乃决定于太阳辐射能到达地面的数量不等。而太阳辐射在地面分布的多寡决定于地理纬度之高低。但由于大气的影响和地球形状的关系，使得各纬度地带之间年平均温度递变量并不一致。在赤道与20°纬度之间，温度变化是很缓慢的，每隔纬度10°，温度下降不到2℃，即在整个热带地区温度几乎可以被认为是相等的。而在20°和60°纬度之间，温度变率显著增加，有的地区每隔10°纬度，年平均温度下降10℃以上。在纬线60°以上地区，平均温度几乎都是在0℃以下。而冰点以下的气温对一般生物来说都有影响，使植被发生生理干旱现象，土壤的形成过程变得十分缓慢。总之，生物受冻结作用的影响不利于新陈代谢的进行，只有少数极地生物得以生存和发展，自然景观无不打上积雪、永久冻结的烙印。而且温度在纬度60°地区向高纬继续递减，并不能引起水相发生新的质变。因而在高纬的景观上不可避免地呈现较为单一的苔原、冻土景观。就降水看来也大致如此，在纬度20°~70°之间递变率最大。因此，就总体上考虑，可以得出这样的结论：各纬度间气候递变以中纬度最大，高纬次之，低纬最小。由此反映到景观类型或纬度地带性上，多样性出现在中纬度。
甘肃恰位于北纬32°11°~42°57°的中纬度地带，无疑是出现多个气候带的根本原因。例如河东地区约位于北纬32°11°~37°30°之间，年平均气温自南而北由16℃减少至7℃，相差9℃。即每增加10°纬度，年均温降低18℃。这不仅是我国东部同纬度地区所少见的，在世界上也是纬向温度变率最大的。除纬度因素外，与东西向山脉如西秦岭的屏障作用、地势由北向南缓倾等也有密不可分的关系。
2、水分指标
除了用温度指标来划分气候带外，还可以采用年干燥度（K=0.16ΣT/r，式中K为干燥度指数，ΣT为日平均气温≥10℃期间的积温，r为≥10℃期间的降水量）作为划分气候区的指标，年干燥度的4级指标。
二、主要气候区
根据上述气候区划的指标组合以及地理特征，《甘肃气候》一书将全省分为以下8个气候区：
1、陇南南部河谷北亚热带湿润区
本区属于长江之流嘉陵江水系的白龙江流域，包括武都、文县的大部分和康县南部的小部分河谷地带，面积约0.9万km2，约占全省总面积的2%。境内山高谷深，气候温湿，林木葱笼，海拔从东部的2000m向西上升到3500m，相对高度大多数在1000m以上；少数河谷在1000m以下，甘、川省界附近的白龙江谷地仅550m左右，是全省最低的地方。区内年平均气温＞14℃，最热的7月平均气温25℃左右，最冷的1月平均气温3℃左右。年降水量450mm~770mm，其中夏季占55%，秋季占25%，春季占18%，冬季占2%。无霜期平均在280天以上，气候灾害常有暴雨、山洪、泥石流及冰雹。暴雨是一种短时强降雨灾害性天气，常常形成局地山洪或洪涝。本区暴洪灾害频繁，开始日期一般为4月下旬，结束日期一般在10月中旬。其中，8月暴雨最多，7月次之。
本区是甘肃省唯一生长亚热带植物的山地。森林资源较为丰富，除生长大量的松、柏、杉、青冈等主要用材林外，还有栓皮栎、漆树、油桐、板栗、核桃、柿子、柑橘、银杏、杜仲、五倍子、乌桕、油茶、棕榈等较大面积的经济林。农作物可一年两熟。河谷地区，土层厚，日照较长，土地肥沃，适宜种植水稻，并应积极生产油桐、生漆、茶叶（图4.5）、木耳、棕片、药材以及干、鲜果品，尽快建成特用经济林和新的用材林基地；半山和山前丘陵地带适宜种植冬小麦、玉米、洋芋以及油菜、谷子、豆类等作物；高山地区适宜大力发展用材林。此外，还要充分利用现有草原，发展半细毛羊、山羊和肉用牛；要大力发展养猪、养蜂业。
2、陇南北部暖湿带湿润区
本区是北秦岭山地，属于白龙江和西汉水流域，包括陇南地区的北部（武都—康县一线以北）和甘南州舟曲县的东南部，面积约2.12万km2，约占全省面积的5%。海拔由东部的2000m升高到西部的3000m左右，相对高度一般在500~1000m之间。区内年平均气温8℃~12℃，最热的7月份平均气温20℃~25℃，最冷的1月份平均气温0℃~3℃。年降水量550mm~850mm。无霜期220~240天左右。常有暴雨、山洪、冰雹等自然灾害。
本区的小陇山、西秦岭、白水江和白龙江中游地区，是甘肃省主要次生林区。林地面积约为8万km2，占全省天然林地面积的53%。在发展林业上，要着重把慢生、低产、劣质、丛生的灌木疏林，改造成速生、高产、优质的乔木密林。在种植业上，西部地势较高，适宜种植冬春小麦、洋芋以及蚕豆、燕麦、等高寒作物；东部适宜种植冬小麦、玉米和油料，桑蚕亦可大力发展。
3、陇中南部温带半湿润区
本区包括平凉地区和天水市的全部，定西地区大部分（定西县以南）、临夏州除永靖县以外的地区和庆阳地区南部，面积约5.31km2，约占全省总面积的12%。这里属于陇东和陇西黄土高原，大部分海拔为1200m~1800m，地势大致由东、北、西三面向东南方向倾斜。区内年平均气温6℃~10℃，最热的7月份平均气温20℃~22℃，最冷的1月份平均气温—4℃~—6℃。年降水量500mm~650mm。无霜期180~220天左右。气候灾害常有干旱、暴雨、冰雹和霜冻。在陇西的华家岭以西、榆中至永靖一线以南地区是相对多冰雹区，该地区是冰雹对作物危害的重灾区，其中岷县、临潭、临夏等县市雹灾较为严重。
本区的天然次生林（图4.6），多集中在子午岭、关山一带，林地面积20.6万km2，加上平凉、崇信等地零星分布的天然次生林，共有林地面积约24万km2。在次生林区宜发展优质、速生的丰产林，川塬区应大量种植苜蓿，营造水土保持林和农田防护林，并发展核桃、文冠果等木本油料林和泡桐速生用材林。气候条件适宜种植冬小麦和玉米，部分地区适宜种马铃薯和高粱，糜谷，油菜、胡麻、荞麦、豆类等作物亦可种植。
4、陇中北部温带半干旱区
本区包括兰州、白银两市的全部和临夏、定西、庆阳三地（州）的北部，统称陇中黄土干旱区。这里黄土层较厚，大都在十至数十米，局部地区超过200m。海拔在1200m~2000m，面积约5万km2，占全省总面积的11%。区内年平均气温6℃~9℃，最热的7月平均气温22~25℃，最冷的1月份气温—6℃~－10℃。年降水量200mm~500mm。无霜期为160~180天。降水量由南向北迅速减少，而且降水变率大，干旱是农作物的最大威胁。当地民间有“三年一小旱，十年一大旱”的说法。干旱常发生于春播作物下种、出苗时节，或出苗以后，特别是夏初和盛夏的伏旱，对农作物危害最大。轻则大幅度减产，重则颗粒无收。此外，常见的气候灾害还有暴雨、冰雹、霜冻等。
本区中部和北部主要为干草原、荒漠草原植被，天然森林仅在马御山、兴隆山、崛吴山、哈思山等地呈零星斑块状分布，面积约1.4万km2。林业发展的重点是大力营造水土保持林和薪炭林，宜种植春小麦、马铃薯、糜谷和豆类等作物；砂田适宜发展白兰瓜、黑瓜籽等经济作物。年降水量300mm以下，又无水源灌溉的地方，宜种草植树，发展畜牧业。
5、河西走廊温带干旱区
本区包括武威、金昌、张掖、嘉峪关等地（市）的全部和酒泉地区除疏勒河下游谷地以外的部分，面积约14万km2，约占全省面积的31%。海拔大多在1000m~1500m之间。区内年平均气温5℃~8℃，最热的7月平均气温19℃~26℃，最冷的1月平均气温—8℃~—10℃。年降水量50mm~200mm，无霜期140~160天。
这里虽然雨量稀少，气候干燥，但南侧的祁连山区降水量较多，每年出山的灌溉水源较充足，哺育出片片绿洲，加上光能资源丰富，热量条件较好，成为甘肃省重要的商品粮基地。不利的条件是沙尘暴、干热风、霜冻等气候灾害较多。其中，沙尘暴是由于强风将地面大量沙尘扬起，使混浊的空气水平能见度小于1000m的天气现象。兰州中心气象台把能见度低于50m、瞬间风速≥25m/s的强沙尘暴称为黑风。沙尘暴天气发生的多少，与下垫面的性质和风速的大小密切相关。河西走廊大风天气多，并毗邻大沙漠，年平均沙尘暴日数5天~30天，被沙漠包围的民勤、鼎新、景泰、金塔等县沙尘暴最多年达43天~58天。本区几乎没有天然林区，应积极营造农田防护林和防风固沙林。
6、河西西部暖温带干旱区
本区范围限于疏勒河下游谷地主要包括敦煌和瓜州两县市的中部，面积3.2万km2，约占全省面积的7%。海拔高度1200m以下，是河西最低的地方。区内年平均气温8℃~10℃，最热的7月平均气温24℃~26℃，最冷的1月平均气温—8℃~—13℃。年降水量不足50mm，其中夏季占50%~60%。无霜期160~170天。风沙危害严重，著名的“世界风库”就在这里。
区内地表水和地下水比较丰富，地表水主要是党河和双塔水库调蓄的疏勒河余水，但地下水水质较差。气候条件除适宜种植春小麦等作物外，还可大力发展棉花生产，建成产棉基地。这是重干热风气候灾害区。干热风是小麦生育后期出现的一种高温、低湿，并伴有一定风向风力的农业气候灾害。其特点是气温高，湿度小，风速大。气温常持续在30℃以上，空气湿度降至不足30%，使小麦形成“风干”。干热风主要危害春小麦，其次是棉花和玉米等作物。据小麦干热风灾情调查和试验资料，一般干热风年份可使小麦减产5%~10%，危害严重的年份减产达10%~20%。
7、祁连山高寒半干旱半湿润区
本区包括河西走廊南侧甘肃省境内的祁连山区，面积11.7万km2，约占全省面积的26%。山地海拔一般在3000m~4500m以上，其中海拔4100m以上的山区终年积雪，发育着现代冰川。区内年平均气温低于4℃，最热的7月平均气温10℃~20℃，最冷的1月平均气温低于—12℃。年降水量100mm~600mm。祁连山东段是全省冰雹日数最多的地区，年平均降雹日数6天~16天。冰雹的地理分布趋势大致是山区和高原多，低平地区少；气候冷湿的地区多，干暖的地区少。
由于地势高寒，热量不足，无霜期很短，不适宜农作物生长。大部分山区植被良好，其中森林草原和灌丛草原带是祁连山的水源涵养林，对河西走廊绿洲的稳定、发展至关重要。山区牧草较丰美，适宜于发展细毛羊、牦牛和马匹，是甘肃省主要牧场之一。
8、甘南高寒湿润区
包括甘南州的绝大部分，海拔多在3000m以上，面积约3.1万km2，占全省面积的7%左右。大部分是平坦开阔的草滩，约有草原310万hm2，占全省草原面积的16.4%。区内年平均气温1℃~6℃，最热的7月平均气温10℃~18℃，最冷的1月平均气温低于—6℃~—12℃。年降水量550mm~800mm。本区东部地势起伏较大，气温垂直差异显著，无霜期少于140天，农作物不宜生长成熟，而且常有大风、冰雹的袭击。大部分地区适宜放牧（图4.7），是甘肃省主要天然牧场之一，著名的河曲马、甘加羊就产在这里，并可发展半细毛羊和肉用牛。