Le Colorado peut être divisé en trois régions climatiques qui reflètent largement les différences d’altitude et la proximité des principales chaînes de montagnes : les plaines orientales, le piémont du Colorado, et les montagnes Rocheuses et le plateau du Colorado à l’ouest. Les températures estivales dans les plaines se situent en moyenne autour de 24 °C en juillet et en août. Les températures minimales et maximales quotidiennes peuvent varier de 22 à 28 °C, bien que la variation générale soit d’environ 14 °C. Les hivers sont secs, froids et chauds. Les hivers sont secs, froids, venteux et généralement rudes. Les plaines constituent un terrain de jeu pour le vent et, bien que les chutes de neige soient généralement faibles, le blizzard hivernal peut devenir un élément redoutable pour les personnes et les animaux. En janvier, les températures basses moyennes de la nuit varient de -12 à -1 °C (10 à 30 °F), et les températures élevées de la journée varient de -2 à 10 °C (30 à 50 °F). Les précipitations annuelles sont erratiques, allant d’environ 15 à 20 pouces (380 à 510 mm) ; près des trois quarts tombent pendant l’été, et la grêle est fréquente.
Les précipitations annuelles sont moins importantes dans le piémont du Colorado que dans les plaines ; moins des trois quarts tombent en été, principalement sous forme d’orages. En juillet, les températures à Denver se situent en moyenne dans les 70°F (environ 23°C) ; en janvier, elles sont d’environ 30°F (-1°C). Il n’est pas rare que de courtes périodes de chaleur ou de froid atteignent 32 °C (90 °F) ou descendent en dessous de 10 °F, respectivement. Le chinook – un courant d’air hivernal sec descendant des hautes montagnes et réchauffé par la compression lors de sa descente – fait souvent grimper les températures de 30 à 40 °F (17 à 22 °C) en moins d’une heure, fait fondre la couverture neigeuse et peut produire des vents violents qui ont été enregistrés à plus de 100 miles (160 km) par heure.
La topographie accidentée des montagnes et des plateaux de l’ouest du Colorado produit un schéma complexe de climats locaux. L’altitude, la quantité d’exposition aux rayons directs du soleil et l’orientation des chaînes de montagnes et des vallées par rapport à la circulation générale de l’air sont des facteurs majeurs qui déterminent le climat d’un endroit particulier. En général, de grandes variations climatiques se produisent sur de courtes distances. En juillet, les températures moyennes se situent dans les 60°F (environ 16°C) dans de nombreuses régions montagneuses, tandis que les plateaux inférieurs et le fond des vallées sont plus élevés de 11°C (20°F). Les températures hivernales deviennent souvent plus extrêmes avec l’altitude. À Leadville, à environ 3 000 mètres (10 000 pieds), la température moyenne en janvier est d’environ -8 °C, mais elle peut descendre jusqu’à -46 °C à des altitudes plus élevées. Des conditions arides prévalent sur une grande partie du plateau du Colorado, tandis qu’à des altitudes supérieures à 1 700 mètres (5 500 pieds), les précipitations sont suffisantes pour entretenir des forêts denses. Les précipitations augmentent généralement rapidement avec l’altitude, avec des quantités allant d’environ 20 à 50 pouces (500 à 1 270 mm). La neige peut tomber pendant n’importe quel mois dans les montagnes, et les accumulations annuelles totales sont importantes, atteignant régulièrement 300 pouces (7 600 mm) dans certaines stations.