Coloradót három éghajlati régióra lehet osztani, amelyek nagyrészt a tengerszint feletti magasság és a nagy hegyvonulatokhoz való közelség különbségeit tükrözik: a keleti síkságok, a Colorado Piedmont, valamint a Sziklás-hegység és a Colorado fennsík nyugaton. A síkságokon a nyári hőmérséklet júliusban és augusztusban átlagosan a 70 °F (kb. 24 °C) közé esik; a napi minimum- és maximumhőmérséklet akár 40-50 °F (22-28 °C) között is változhat, bár az általános eltérés körülbelül 25 °F (14 °C). A tél száraz, hideg, szeles és általában zord. A síkságok a szél játszóterét képezik, és bár a hóesés általában csekély, a téli hóvihar az emberek és az állatok számára egyaránt félelmetes elemmé válhat. A januári éjszakai alacsony átlaghőmérséklet körülbelül 10 és körülbelül 30 °F (-12 és -1 °C) között mozog, a napi csúcshőmérséklet pedig átlagosan a 30-as évek közepétől körülbelül 50 °F (körülbelül -2 és 10 °C) között mozog. Az éves csapadékmennyiség szeszélyes, körülbelül 15 és 20 hüvelyk (380 és 510 mm) között mozog; közel háromnegyede nyáron esik, és gyakori a jégeső.
A Colorado Piemontban évente kevesebb csapadék hullik, mint a síkságokon; kevesebb mint háromnegyede esik nyáron, többnyire zivatarokban. A júliusi hőmérséklet Denverben átlagosan az alacsony 70 °F (kb. 23 °C); a januári hőmérséklet kb. 30 °F (-1 °C). Nem ritkák a rövid meleg és hideg időszakok, amikor a hőmérséklet 32 °C-ra (90 °F) emelkedik, illetve 10 °F alá esik. A chinook – a magas hegyek felől érkező száraz téli légáramlat, amelyet az ereszkedés során a kompresszió felmelegít – gyakran 30-40 °F (17-22 °C) hőmérsékletet emel kevesebb mint egy óra alatt, megolvasztja a hótakarót, és heves szeleket hozhat létre, amelyeket 160 km/óránként több mint 100 mérföldes (160 km) sebességgel mértek.
A nyugat-coloradoi hegyek és fennsíkok zord domborzata a helyi éghajlat összetett mintázatát eredményezi. A tengerszint feletti magasság, a közvetlen napsugárzásnak való kitettség mértéke, valamint a hegyvonulatok és völgyek általános légáramláshoz való igazodása jelentős tényezők, amelyek meghatározzák egy adott hely éghajlatát. Általában rövid távolságokon belül nagy éghajlati eltérések fordulnak elő. A júliusi átlaghőmérséklet sok hegyvidéki helyen 16 °C körül alakul, míg az alacsonyabb fennsíkokon és a völgyek alján átlagosan 11 °C-kal magasabb. A téli hőmérséklet a tengerszint feletti magassággal gyakran szélsőségesebbé válik. A körülbelül 3000 méter magasan fekvő Leadville-ben a januári átlaghőmérséklet körülbelül -8 °C, de a magasabban fekvő területeken a hőmérséklet akár -46 °C-ra (-50 °F) is csökkenhet. A Colorado fennsík nagy részén száraz körülmények uralkodnak, míg az 1 700 méter feletti magasságokban a csapadék elegendő a sűrű erdők fenntartásához. A csapadék mennyisége általában gyorsan növekszik a tengerszint feletti magassággal, és körülbelül 20 és 50 hüvelyk (500 és 1270 mm) között változik. A hó bármelyik hónapban hullhat a hegyekben, és az éves teljes felhalmozódás nagy, egyes állomásokon rendszeresen eléri a 300 hüvelyket (7600 mm).