Nằm ở vùng cực Nam Trung Bộ và phía nam dãy Trường Sơn, Phan Rang được che chắn bởi các dãy núi, rặng núi; có nhiều rặng núi bao quanh phía Bắc, phía Nam, phía Tây khiến cho gió mùa Đông-Bắc và gió mùa Tây-Nam là những gió đem mưa tới bị ngăn cản lại trước khi thổi đến Phan Rang; các rặng núi trọc quanh Phan Rang đều phản chiếu lại nhiệt vào giữa lòng đồng bằng nên khí hậu khô nóng, đồng thời ít chịu ảnh hưởng của bão.

Độ ẩm trung bình hàng năm chừng 80%, các tháng khô khan nhất là từ tháng 1 đến tháng 3 dương lịch. Vào các tháng này, gió thổi rất mạnh. Vì đặc điểm này mà dân địa phương thường ví von "Gió như Phang, Nắng như Rang".