Річний показник опадів у верхній та середній частинах басейну, становить від 669 мм до 550 мм, поступово зменшуючись з півночі на південь. Нижня частина басейну річки Південний Буг розташована в межах степової зони України з помірно-континентальним кліматом, для якої притаманні тепле літо і м'яка нестійка зима. Середньорічна температура повітря тут коливається від 8,0 °C до 10,0 °C.