内江市市中区属中亚热带湿润季风气候区，气候特征是：四季分明，春早，夏长，秋短，冬暖；无霜期长，有雪日少；春温较高，秋多绵雨；夏无酷暑，冬无严寒；降水集中，雨量充沛；平均风速小而空气湿度大，昼夜温度差异不大。

大气透明度不高，日照率不高，地面所获辐射仅相当于同纬度地区的二分之一，为全国光热低值区之一，年平均日照时间仅为1136.5小时。年平均气温17.6℃，极端最高气温39.7℃，极端最低气温-1.3℃。有霜日数少，无霜日数多，年平均无霜期318天。平均年降水量968.9毫米，最大年降水量1244毫米，最小年降水量736.8毫米。夜间降雨量占总降雨量的65%左右，夜雨日数占总降雨日数的70％左右。年平均风速1.5米／秒，多静风，6月至９月盛行西北风，其余各月盛行北风。年平均相对湿度81％，春季较小，夏季高于春季，冬季高于夏季，秋季又略高于冬季。年平均气压973.2毫帕，冬季最高，秋季次之，春季再次之，夏季最低。年平均蒸发量677.3毫米，４～９月平均蒸发量最大，占全年的69.2％，其中7月平均蒸发量高达91.4毫米。

内江市市中区河流属长江流域沱江水系。沱江为长江一级支流，在市中区有乌龙河、泥河、青杠坳河、寿溪河、猫溪河、白马溪等16条常年性支流。沱江发源于川西北高原茶坪山脉九顶山南麓，在金堂县赵镇始称沱江干流，经简阳、资阳、资中、内江、自贡、富顺、泸县，在泸州注入长江，全长629千米。沱江内江市市中区段干流长71.68千米，河底高程275～300米，河面宽200～400米，可常年通航15～50吨木船或机动船。乌龙河发源于资中县五皇山蓝家坝，在朝阳镇进入市中区境内，流经永安镇等地后，在凌家镇舒家冲接纳泥河，南流至柳家嘴进入自贡市，在姚家坝汇入釜溪河，全长51.11千米，流域面积400.8平方千米。