Valledupar, dada su latitud, se encuentra en la zona de dominios tropicales, donde las características generales del clima son elevadas temperaturas y escasa oscilación térmica anual. En cuanto a las temperaturas, según los datos acumulados desde 1969 por el IDEAM en su estación meteorológica ubicada en el aeropuerto Nacional Alfonso López, la temperatura media anual es de 28,4 °C, con máximas y mínimas de 22 °C y 34 °C respectivamente, la temperatura máxima histórica registrada es de 41.5 °C y la mínima de 16 °C. El mes más caluroso es abril con un promedio de 30 °C y el más fresco octubre con 26 °C. A lo largo del año y aunque las temperaturas son bastante uniformes debido a la posición intertropical de la ciudad, se suceden diversas condiciones climáticas: el mes de enero inicia con mucha brisa y con velocidades del viento de hasta 30 nudos, que en ocasiones es causa de interrupciones en el fluido eléctrico, grandes polvaredas, dificultad para caminar contra el viento y resequedad en la piel de las personas; conforme avanzan los días, la humedad relativa desciende paulatinamente y la sensación térmica es muy agradable, sintiéndose incluso bastante fresca durante la noche; febrero y marzo son ya muy secos debido a la influencia secante de los vientos alisios del nordeste que soplan desde diciembre (HR <25%), la insolación es muy alta, pudiendose presentar 30 días consecutivos sin nubes. Al finalizar marzo, las temperaturas son bastante altas, mayores de 36° C, y es en esta época cuando se registran las máximas anuales (38 a 42° C). Abril inicia con un descenso en los vientos y aumento de la humedad abriendo paso a la primera temporada de lluvias del año, durante este mes y el mes de mayo, la humedad relativa se incrementa y aunque las temperaturas descienden algunos grados por motivo de la nubosidad, la sensación térmica es agobiante, en parte mitigada al finalizar el día por las frecuentes lluvias vespertinas y nocturnas. Junio y julio son meses de transición, ni muy secos ni nuy húmedos y aunque algunos días se sobrepasan los 38°C, las máximas y las mínimas rondan entre los 23 y 33°C, con incremento en las brisas debido a la acción de los vientos del Veranito de San Juan; son meses relativamente agradables. En agosto se suceden tardes calurosas y fuertes tormentas eléctricas, septiembre y octubre son lluviosos y relativamente frescos (21-31°C) y noviembre y diciembre algo más secos, ventosos, despejados y son los meses con clima más agradable. Valledupar es una de las ciudades de Colombia donde el fenómeno del Niño provoca las mayores anomalías de temperatura máxima, y los años en que se desarrolla en el planeta son excesivamente cálidos en Valledupar; el Niño presentado entre 1997 y 1998 provocó un aumento de 3°C en el promedio de máximas lo mismo que el último registrado entre junio de 2009 y mayo de 2010, acompañado con una significativa disminución de las precipitaciones, luego de desaparecer sobre el Pacífico oriental, Valledupar retorna su niver normal de temperaturas antes de la entrada del Fenómeno de la Niña, donde ocurre lo contrario, son años lluviosos, nublados y de bajas temperaturas.[4] A nivel térmico Valledupar es la ciudad de Colombia con la temperatura media más elevada si se tienen en cuenta sólo las capitales departamentales según el IDEAM y las mediciones registradas en el aeropuerto, no en el centro de la ciudad, aunque teniendo en cuenta otros factores climáticos como lo es su baja humedad relativa que es de 67%, la más baja entre las capitales junto con Neiva, y los permanentes vientos (es la tercera ciudad entre las capitales con más vientos durante el año sólo detrás de San Andrés y Riohacha) el confort térmico o sensación térmica que se percibe en la ciudad, la hace equiparable con ciudades como Santa Marta y Barranquilla, y "más fresca" que otras como Montería y Barrancabermeja cuyas medias mensuales de temperatura son inferiores pero con elevados niveles de humedad relativa (>80%) y casi ausencia de vientos o brisa.
