Das Klima Malis wird primär von der Lage des Landes am Übergangsbereich zwischen wechselfeuchter Savanne im Süden und vollarider Sahara im Norden beeinflusst. Die Wechselwirkung zwischen nordwärts wandernder innertropischer Konvergenzzone im Sommer und trockenem Nordost-Passat (Harmattan) im Winter beschert allen Regionen des Landes eine ausgeprägte Einteilung in Trocken- und Regenzeit. Die Trockenzeit fällt in den Winter und die Regenzeit in den Sommer. Die durchschnittlichen Jahresniederschläge nehmen von über 1200 Millimeter im Süden auf weniger als 25 Millimeter im Norden ab. Großflächige Landwirtschaft wird wegen der klimatisch günstigeren Verhältnisse fast ausschließlich im Süden betrieben. Im Norden gibt es in den Oasen nur kleine landwirtschaftliche Nutzflächen.

Nicht nur die durchschnittlichen Jahresniederschläge, sondern auch die Regentage pro Jahr, die Länge der Regenzeit und die Regelmäßigkeit der Niederschläge verhalten sich im Süden weitaus günstiger als im Norden. In Sikasso regnet es durchschnittlich an 97 Tagen im Jahr, in Bamako an 76 Tagen, in Timbuktu an 29 und in Kidal an 18 Tagen pro Jahr. Während in Kidal weit mehr als die Hälfte des Jahresniederschlages auf Juli und August entfällt, erfreut sich der Süden einer Regenzeit, die im Mai einsetzt, im August ihren Höhepunkt erreicht und im Oktober abklingt. Je weiter man nach Norden vordringt, umso mehr fallen die Niederschläge in Form von kurzen, heftigen und lokal begrenzten Gewitterregen. Dies erschwert die Landwirtschaft noch zusätzlich, denn die Feldfrüchte verdorren häufig zwischen zwei Regengüssen und zwingen die Bauern zu mehreren Aussaatversuchen.

Die durchschnittlichen Jahrestemperaturen liegen in Mali zwischen 27 °C und 30 °C. Vom geographischen Breitengrad sind sie weitgehend unabhängig. Die Jahresamplituden sind jedoch im Norden deutlich höher als im Süden: in Gao oder Timbuktu sind die Sommer mit Durchschnittstemperaturen von bis zu 35 °C heißer und die Winter mit Januar-Temperaturen um die 20 °C kälter. In Bamako hingegen bewegen sich die durchschnittlichen Temperaturen zwischen 25 °C im Winter und 32 °C im April. Die Extremtemperaturen werden aus den Orten am Rande der Sahara gemeldet: sie liegen nahe dem Gefrierpunkt in kalten Winternächten und nahe 50 °C im Schatten an Sommertagen. Temperatur-Amplituden von 30 °C innerhalb eines Tages sind dort normal.

Die Regenmenge eines Jahres hängt maßgeblich davon ab, wie weit sich die innertropische Konvergenzzone nach Norden bewegt und wie gleichförmig sie ausgeprägt ist. Ist sie nicht stetig, sondern wellenförmig oder unterbrochen ausgeprägt, fällt weniger Regen oder die Regenzeit beginnt später. Treten mehrere Jahre mit ungünstiger Ausprägung der innertropischen Konvergenzzone hintereinander auf, kommt es zu Dürreperioden. Diese Erscheinung tritt in der Sahelzone in unregelmäßigen Abständen auf. Seit den 1960er Jahren kommen Dürreperioden aber immer häufiger vor. Auch ein langfristiger Rückgang der Niederschläge kann für diese Zeitspanne nachgewiesen werden. Dies wird mit verminderter Verdunstung in den Innertropen aufgrund von Umweltzerstörung erklärt. Für die Zukunft erwarten manche Wissenschaftler, dass die Niederschläge in Mali weiterhin abnehmen und dass die Vegetationszonen sich nach Süden verschieben. Die Auswirkungen auf Landwirtschaft und Lebensmittelsicherheit wären in diesem Falle schwerwiegend.