流域地處北溫帶季風氣候區，大陸性氣候特點非常明顯，冬季寒冷漫長，夏季炎熱多雨，春季乾燥多風，秋季很短，年內溫差較大，多年平均氣溫在5～3℃之間，年內7月溫度最高，日平均可達20～25℃，最高曾達40℃以上；1月溫度最低，月平均氣溫-20℃以下，最低氣溫嫩江扎蘭屯附近曾達-42.6℃。多年平均降水量一般在500mm左右，東南部山區降水可達700～900mm，而乾旱的流域西部地區只有400mm，總的趨勢是山丘區大，平原區小；南部、中部稍大，東部次之，西部、北部最小。汛期6～9月份的降水量佔全年的60%～80%，冬季12～2月的降水量僅為全年的5%左右。
松花江流域的歷史洪水年份有1794、1851、1856、1862、1886、1896、1908、1909、1911、1914、1929、1932、1934、1943、1945年共15個年份。其中，1932年洪水波及面最廣。新中國成立後實測的大洪水年份有1953、1956、1957、1960、1969、1998年。1998年人汛之後，松花江上游嫩江流域降水量明顯偏多，先後發生了三次大洪水。第一次洪水發生在6月底至7月初，第二次洪水發生在?月底至8月初，第三次洪水發生在8月上中旬，為嫩江全流域型大洪水。受各支流來水影響，嫩江干流水位迅速上漲，同盟、齊齊哈爾、江橋和大賚水文站最高水位分別超過歷史實測最高水位0.25、0.69、1.61、1.27m。在嫩江堤防6處漫堤決口的情況下，齊齊哈爾、江橋、大賚站的洪峰流量都超過了1932年。松花江幹流哈爾濱8月22日出現最高水位120.89m，超過歷史實測最高水位0.84m，流量16600m3/s，為20世紀第一位大洪水。松花江流域洪水的產生有兩種情況：其一是汛期籠罩面積較大的暴雨所產生；其二是汛期在流域內某個地區出現連陰雨天氣，時間可長達1個月或以上，在這連陰雨天中出現暴雨而形成洪水。松花江流域的洪水包括春汛和夏汛兩種洪水，春汛洪水與初春河流開江時的凌汛洪水時間基本上相同，約發生在每年的4～5月份，凌汛洪水經常出現冰壩。據依蘭站統計，1956～1976年的21年中，有13年發生冰壩，冰壩高度一般為4～6m，最高達15m，冰壩長度5～10km。夏秋大汛洪水則出現在6～8月份，有時延期到9月份。
流域地處北溫帶季風氣候區，大陸性氣候特點非常明顯，冬季寒冷漫長，夏季炎熱多雨，春季乾燥多風，秋季很短，年內溫差較大，多年平均氣溫在5～3℃之間，年內7月溫度最高，日平均可達20～25℃，最高曾達40℃以上；1月溫度最低，月平均氣溫-20℃以下，最低氣溫嫩江扎蘭屯附近曾達-42.6℃。多年平均降水量一般在500mm左右，東南部山區降水可達700～900mm，而乾旱的流域西部地區只有400mm，總的趨勢是山丘區大，平原區小；南部、中部稍大，東部次之，西部、北部最小。汛期6～9月份的降水量佔全年的60%～80%，冬季12～2月的降水量僅為全年的5%左右。
松花江流域的歷史洪水年份有1794、1851、1856、1862、1886、1896、1908、1909、1911、1914、1929、1932、1934、1943、1945年共15個年份。其中，1932年洪水波及面最廣。新中國成立後實測的大洪水年份有1953、1956、1957、1960、1969、1998年。1998年人汛之後，松花江上游嫩江流域降水量明顯偏多，先後發生了三次大洪水。第一次洪水發生在6月底至7月初，第二次洪水發生在?月底至8月初，第三次洪水發生在8月上中旬，為嫩江全流域型大洪水。受各支流來水影響，嫩江干流水位迅速上漲，同盟、齊齊哈爾、江橋和大賚水文站最高水位分別超過歷史實測最高水位0.25、0.69、1.61、1.27m。在嫩江堤防6處漫堤決口的情況下，齊齊哈爾、江橋、大賚站的洪峰流量都超過了1932年。松花江幹流哈爾濱8月22日出現最高水位120.89m，超過歷史實測最高水位0.84m，流量16600m3/s，為20世紀第一位大洪水。松花江流域洪水的產生有兩種情況：其一是汛期籠罩面積較大的暴雨所產生；其二是汛期在流域內某個地區出現連陰雨天氣，時間可長達1個月或以上，在這連陰雨天中出現暴雨而形成洪水。松花江流域的洪水包括春汛和夏汛兩種洪水，春汛洪水與初春河流開江時的凌汛洪水時間基本上相同，約發生在每年的4～5月份，凌汛洪水經常出現冰壩。據依蘭站統計，1956～1976年的21年中，有13年發生冰壩，冰壩高度一般為4～6m，最高達15m，冰壩長度5～10km。夏秋大汛洪水則出現在6～8月份，有時延期到9月份。