Климат лесостепи, как правило, умеренно-континентальный. Годовое количество осадков 600 мм. Иногда испаряемость практически равна осадкам. Зима в лесостепи умеренно мягкая, на долготе Москвы средняя температура января составляет −7 градусов в городе Харькове, Украина (южная граница лесостепи) примерно до −10 градусов в Орле, где начинается зона смешанных лесов. Иногда же в лесостепи зимой могут свирепствовать и суровые морозы, и мягкие зимы. Абсолютный минимум в зоне лесостепи обычно равен −36… −40 градусов.
Лето в лесостепи часто бывает жаркое и засушливое, особенно на юге лесостепи, однако в среднем оно всё же менее жаркое, чем в степной зоне. Иногда же оно может быть холодным и дождливым, но это редко. Чаще всего лето характерно непостоянной, нестабильной погодой, которая может быть самой разной, в зависимости от активности тех или иных атмосферных процессов. Средняя температура июля в зависимости от места расположения колеблется приблизительно от 18,5 градусов до 23 градуса Цельсия, однако вполне возможны сильные отклонения от этих величин в отдельные годы. Абсолютный максимум в лесостепи в зависимости от широты обычно составляет чуть ниже или около 40 °C в тени. Однако жара в лесостепи случается реже, чем сильные холода, в то время как в степной зоне — наоборот.