Büyük Ovaların iklimi kuzeyden güneye ve doğudan batıya büyük ölçüde değişmektedir. Bölgenin güney bölgelerinde yıl boyunca yüksek sıcaklıklar olabilirken, kuzey kısımları genellikle daha serindir. Doğu bölgeleri de yarı kurak batıdan çok daha nemlidir.
Ocak ve Şubat aylarında sıcaklıklar, bölge genelinde çok düşüktür; Güney Ovalarında 40 Fahrenheit'den Kanada Çayırlarında 10 Fahrenheit'e kadar değişmektedir. Yaz sıcaklıkları Güney Ovaları'nda ortalama 80 derece Fahrenheit ve Kanada Bozkırlarında 66 derece Fahrenheit ortalamalarına göre çok daha yüksektir.
Yağışlar, kuzey-batıdan güney-doğuya önemli ölçüde artarken, güney-doğu, Kanada ve Montana'nın bazı bölgelerinde 14 inçten daha az, yılda 40 inçten fazladır. Büyük Ovalarda ilkbahar, yoğun yağış, şiddetli rüzgar ve fırtınalar olan gök gürültülü fırtınalarla karakterizedir. Ovaların çoğunda kar kış aylarında görülür, güney bölgelerinde 1 inç ila kuzey kesimlerde 40 inçten fazladır.
Ovaların değişen iklimi, büyük ölçüde farklı hava kütlelerinin hareketinden kaynaklanmaktadır. Kanada'dan gelen kuru ve soğuk kütleler Ovalar boyunca soğuk ve kuru hava getirirken, kuzeye doğru Meksika Körfezi ve Karayipler kaynaklı hava kütleleri bölgeye ılık ve nemli hava getirir. Dahası, ılık ve kuru hava güneybatı çöllerinden yükselebilir ve Pasifik Okyanusu havası genellikle doğuya doğru hareket eder ve önemli bir ısınma ve kuruma etkisi yaratan dağlık aralıkları geçer.
