参照建平县县城历史数据，北二十家子镇所属区域属温带大陆性季风气候，四季分明。

全年平均高温16℃、平均低温2℃，极端最高温曾达40℃（2023年6月16日），极端最低温-26℃（2023年12月17日）。

冬季（12月—2月）干冷，月均高温在-3℃至1℃，月均低温在-16℃至-12℃，降水极少，常连续数旬无有效雨雪；夏季（6月—8月）暖湿，月均高温29℃至31℃，月均低温15℃至20℃，降水高度集中，7月雨日通常达12—15天，单月降水量可超500毫米（如2025年7月达527.3毫米），雷阵雨频繁。

春季（3—4月）升温迅速，但大风干燥，雨日稀少，4月平均降水多在20毫米以下。

秋季（9—10月）气温下降快，雨日明显减少。

北二十家子镇位于建平县城北部的丘陵坡地，地势较县城偏高，冬季夜间辐射冷却更强，可能出现比县城更低的低温；春季回暖速度略慢，霜冻结束期稍晚。

夏季强降水时，因地形影响，局部短时强降水和径流可能略强于县城。

日常体感上，由于地处内陆且接近内蒙古高原，昼夜温差大，尤其春秋两季早晚凉意明显。