Klimatet är milt i de västra, bergiga delarna medan de lägre östliga områdena har ett subtropiskt klimat. Det är ofta mulet – Sichuan har väldigt få soltimmar jämfört med resten av Kina. Undantaget är de delar som ligger på platån. Året delas in i fyra tydliga årstider som följer våra.
Klimatet skiljer sig åt i provinsens olika delar. I det östra låglandet är klimatet subtropiskt med högre temperaturer men med mycket dimma och 250–300 regn- eller molndagar per år. Under våren och tidig sommar, från mars–juli, är det som klarast och den bästa tiden att åka hit. Vintrarna är milda med hög luftfuktighet och på hösten lägger sig en dimma över Chengdu och dess omgivningar.
I nordvästra Sichuan, på högplatån, är vädret nästan tvärtom. Vintrarna är långa och kalla och somrarna korta och relativt svala men solen är framme större delen av året. Bästa tiden för resor hit är under sommarhalvåret, från april till oktober.
Bergsområdet i sydvästra Sichuan har stora variationer beroende på höjdskillnaderna. I dalgångarna kan klimatet vara tropiskt medan de högsta områdena har arktiskt klimat med glaciärer. Dalgångarna har regnsäsong från maj–september och torrt är det resten av året. Hit är det bäst att åka på sommaren, från juni till augusti.