İlçe iklimi karasal iklimden ziyade, Karadeniz iklimi ve karasal iklim arasında bir geçiş tipidir. İlçe yayla olduğu için orta Anadolu’nun iklimine benzerliği olup, yazın fazla sıcak; kışın da dondurucu soğuklar olmaz. Kar yağışı ,Yozgat da olduğu gibi, Kasım ayının ortalarında başlar. Akdağlar da kar Haziran, hatta Temmuz ayına kadar yerde kalır. Akdağmadeni’nin ormanlık ve yüksek oluşu yüzünden yıllık yağış miktarı ortalama 478 -500 mm dir. Yazın sıcaklık 20-25 C arasında değişmektedir. Yıllık sıcaklık ortalaması 8-12 C arasında oynar. Bunun 100/50 -60 bitki mevsiminde yağar. Havası genellikle rutubetlidir. Rüzgarlar, doğu ve güneyden eser. Kuzey rüzgarlarına karşı, dağlar koruyucu bir durumdadır.