Brønderslev Kommune deles af højdedraget Jyske Ås, hvilket giver et lidt forskelligt klima i hhv. øst og vest. Øst for højdedraget påvirkes klimaet af Kattegat, som medfører mindre temperaturudsving. Vest for højdedraget giver den sandede jord, der både varmes op og afkøles hurtigt, til gengæld større udsving i temperaturen.
I oktober er Brønderslev Kommune sammen med tre andre kommuner landets koldeste, og regnes hele året med, placerer kommunen sig blandt landets ti koldeste, hvor især vinterhalvåret trækker ned. De koldeste områder ligger i den vestlige del omkring Store Vildmose.
Også nedbøren påvirkes i høj grad af Jyske Ås, som tvinger luften til vejrs og giver megen nedbør på vindsiden. Da vindretningen mest er vestlig, bliver kommunens østlige del mod Kattegat derfor meget tør, og området hører til blandt landets tørreste.
Til gengæld betyder nedbøren på den vestlige side af Jyske Ås, at Brønderslev Kommune som helhed ligger blandt landets vådeste tredjedel.
Brønderslev Kommune er en solrig kommune. Det skyldes især lævirkningen fra de norske fjelde, hvor føneffekten fra fjeldene skaber et skyfrit, solrigt og tørt område over Skagerrak, Vendsyssel og Kattegat. Da lævirkningen har retning mod sydøst, får kommunens østlige del mest sol.
