Většina území Kraje Vysočina se nachází v mírně teplé podnebné oblasti. Pouze nejvyšší části Hornosvratecké a Javořické vrchoviny patří do chladné oblasti.
Nejchladnějšími oblastmi Vysočiny jsou Žďárské a Jihlavské vrchy, kde se průměrná roční teplota pohybuje pouze okolo 5 °C. Na většině území Vysočiny průměrné roční teploty dosahují 6-8 °C. Nejteplejší je jihovýchodní část Třebíčska, kde průměrné roční teploty vystupují až k 9 °C.
Roční úhrn srážek na Vysočině se pohybuje od 500 mm do 800 mm. Nejvíce srážek spadne v letním období. Na množství a intenzitě srážek na Vysočině se významně podílí reliéf a převažující západní a severozápadní směr větru. Nejdeštivější je oblast Žďárských vrchů, která leží na návětrných svazích Vysočiny. Naopak jihovýchodní část Třebíčska leží ve srážkovém stínu Vysočiny a průměrný roční úhrn srážek je zde nejnižší.