流域地處北溫帶季風(fēng)氣候區(qū),大陸性氣候特點非常明顯,冬季寒冷漫長,夏季炎熱多雨,春季干燥多風(fēng),秋季很短,年內(nèi)溫差較大,多年平均氣溫在5～3℃之間,年內(nèi)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(qū)降水可達700～900mm,而干旱的流域西部地區(qū)只有400mm,總的趨勢是山丘區(qū)大,平原區(qū)小；南部、中部稍大,東部次之,西部、北部最小.汛期6～9月份的降水量占全年的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.新中國成立后實測的大洪水年份有1953、1956、1957、1960、1969、1998年.1998年人汛之后,松花江上游嫩江流域降水量明顯偏多,先后發(fā)生了三次大洪水.第一次洪水發(fā)生在6月底至7月初,第二次洪水發(fā)生在?月底至8月初,第三次洪水發(fā)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.松花江干流哈爾濱8月22日出現(xiàn)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(jì)第一位大洪水.松花江流域洪水的產(chǎn)生有兩種情況：其一是汛期籠罩面積較大的暴雨所產(chǎn)生；其二是汛期在流域內(nèi)某個地區(qū)出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)生在每年的4～5月份,凌汛洪水經(jīng)常出現(xiàn)冰壩.據(jù)依蘭站統(tǒng)計,1956～1976年的21年中,有13年發(fā)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(xiàn)在6～8月份,有時延期到9月份.