ニューメキシコ州の気候は晴天が多く、雨が少ないため乾燥している。州の気候の主な決定要因は標高にある。州の北端と南端の同じ高度の地域を比べると気温は1.6度(華氏3 °度)しか違わない。一方で、数マイルしか離れていないが4000フィート（1219メートル）の標高差があるエリアを比べると、年間平均気温は8.3度(華氏15 °度)の差がある。

夏は、標高5000フィート（1524メートル）未満の地域では、日中の最高温度が頻繁に37.8度(華氏100°度)を超える。最も標高の高いところでも、夏期の標準最高気温は25度程度である。夏のピークは合衆国の他の地域よりも早く、7月と8月にはメキシコ湾からの季節風の湿気が入り込み、にわか雨を降らせる。夏期の夜間は、日没とともに急激に温度が降下するので過ごしやすい。

冬は州の緯度にしては意外と涼しく、最高温度は南部の低地でも13度程度で、北部の高地でかろうじて零下になる。しかし夜間との温度差は激しく、州全体を通じて最低気温は零下になることも珍しくない。おおむね州の降雨量は標高につれて増加する。南部の砂漠とサンフアン・ヴァレーでは降雨量が年間250ミリ未満なのに対し、高地では年間500ミリ以上の降雨量を記録する。州全体のほとんどの降雨は7月と8月の季節風がもたらす。例外として、州の西側は他のエリアよりも冬期の降雨量が多い。高地では積雪も珍しくない。

7月と8月の激しい雷雨は自然災害をもたらすことがある。北東部がもっとも影響を受けやすく、年間平均70日もの雷雨にさらされる。これは、フロリダ州のメキシコ湾岸地域と、コロラド州の隣接した地域を除くアメリカ合衆国の他のどの地域よりも多い。これらの雷雨はつかの間だが、強風、霰（あられ）、雷を伴い、突発的な洪水を起こすこともある。竜巻も珍しくはなく、主に州の東部で起こりやすい。ごく稀に、西のメキシコ湾と東のカリフォルニア湾の両方からもたらされる熱帯性低気圧の残りが州の天候に影響を及ぼすことがあり、通常は風を伴わない激しい大雨が降る。