Kabupaten Timor Tengah Utara memiliki iklim [[Iklim sabana tropis|sabana tropis]]. Hal ini disebabkanditandai dengan durasi musim penghujan yang sangat singkat di wilayah ini denganserta durasi musim kemarau yang sangat panjang (>7 bulan). Oleh karena wilayahnya yang berada di ketinggian ±600 mdpl, rata-rata suhu tahunan di kabupaten ini berkisar antara 22°C–26°C. Musim penghujan biasanya terjadi sejak bulan [[Desember]] hingga bulan [[Maret]] dengan rata-rata curah hujan per bulan di atas 150 mm per bulan dan musim kemarau biasanya berlangsung sejak pekan pertama bulan [[April]] hingga akhir bulan [[SeptemberOktober]] ataudengan bahkanrata-rata hinggacurah awalhujan bulandi [[Oktober]]bawah 100 mm per bulan. Rata-rata curah hujan tahunan di kabupaten ini sebesarkurang ≤1.600dari 1600 milimeter per tahun dengan jumlah hari hujan di bawah 120 hari hujan per tahun, sehingga wilayahnya cukup gersang.
