Agadez bénéficie d'un climat désertique chaud (Classification de Köppen BWhw) à longue saison sèche « hivernale », typique de la zone saharo-sahélienne qui marque la transition progressive entre le Sahara, espace aride ainsi que le Sahel, espace semi-aride. Le climat y est extrêmement aride pendant une bonne partie de l'année avec près de 9 mois où les précipitations moyennes sont inférieures ou égales à 10 mm. La très longue saison sèche est elle-même subdivisée en une saison très sèche et chaude qui dure de novembre à mars et en une saison sèche et très chaude qui dure d'avril à juin. La saison des pluies, très brève et irrégulière dure environ 1 mois dans l'année étant donné que le maximum pluviométrique est atteint en août avec près de 50 mm. Les températures maximales moyennes sont très élevées toute l'année : elles atteignent un pic de 44 - 45 °C en juin, et descendent à 27 - 28 °C en janvier2.
Agadez est une des villes les plus chaudes du monde.