据有关历史资料记载和考古发掘证明,六千多年来,本县气候曾多次发生过冷暖和干湿交替的变化,但变化幅度并不很大。五六千年前,这里气候不像现在这样干燥,而是绿树成林,气候湿润,呈现出一派亚热带风光,门马象、驼鸟、踵骨鹿等亚热带动物在这里游走嬉戏。这个时期年平均温度比现在高出2℃左右,一月份平均温度略高于现在3~5℃。
西周初期,气候依然如故。竹子在这里普遍生长。周孝王时,气候逐渐变冷。春秋时期(前770~前481年)气候又转暖,且一直延续到西汉。据史志记载,汉代在秦岭以北的渭河两岸生长着大片竹林,可与终南山的林木媲美。今县境内南社乡竹园村,即以当时植竹成园而得名。清邑人韩文在《荆山记》中写道“荆山振臂于嵯峨……,汉以放象。……少陵有‘渭北春天树’之句……”。这说明西汉时富平气候温和,一月份最低温度没有低于—6℃。
东汉时期,气候趋于寒冷。直至西晋时期,特别是太康元年至十年间(280~289)达到顶点,年平均温度低于现在1~2℃。唐代复暖。宋金时期,气候又转冷。元初,又转暖。明清两代气候转寒,尤以清顺治七年至康熙三十九年间(1650~1700)为最,冬季比现在寒冷2℃。在这一寒冷时期,县境沿石川河滨的文杏果林、枣树和其它树木被冻损半数以上。到20世纪中期以后,气候复转暖。
由于县境位于中纬度内陆地带,又受秦岭山脉影响,故属大陆性温带半干旱、半湿润气候区,四季干湿冷暖分明。冬季气候寒冷,干燥少雨雪;春季温度回升快,气候日差较大,易出现大风、浮尘等寒潮降温天气,常有春旱发生;夏季气温高,雨量集中,但降水时空分布不匀,常有伏旱发生;秋季较凉爽、湿润,多连阴雨,气温下降较快。