В предгорьях Памиро-Алая и в низкогорье зима сравнительно короткая и мягкая, лето продолжительное, с высокими температурами; количество осадков больше, чем в соседних пустынях (350–700 мм/год). На высотах 1500–3500 м климат уже имеет характерные черты горного, он более прохладен и на преобладающей части территории более влажен: в этих высотных пределах находится пояс наибольшего увлажнения и местами выпадает осадков свыше 1000 и даже 1600 мм/год. На Восточном Памире климат очень сухой, резко континентальный и суровый (на высоте около 4000 м средняя температура января до —20 град., июля – 8 град.). В долинах Западного Памира температуры выше (на высоте около 2100 м средняя температура января —7,4 град., июля – 22,5 град.) и, хотя не так, как на Восточном Памире, все же очень сухо (годовое количество осадков – менее 260 мм).
Оледенение Памира грандиозно, особенно в северной и северо-западной частях. На Памире известно около 7000 ледников, из которых свыше 700 длиной более 2 км, а семь ледников превышают 20 км. Площадь оледенения Памира достигает почти 7500 км2, что составляет боле 10 % всей поверхности Памира.
Реки Памиро-Алая относятся главным образом к бассейну Амударьи. Из них, кроме самой Амударьи, в верхнем течении носящей название Пянджа, самая крупная – Кызылсу – Сурхоб – Вахш. Реки восточной окраины Памира относятся к бассейнам Яркенда и Кашгара. Начинающиеся в высокогорье крупные реки имеют ледниковое снеговое питание, причем по сравнению с реками Тянь-Шаня доля ледникового питания у них больше.
Наиболее крупное озеро Памиро-Алая – Каракуль в Восточном Памире – лежит на высоте 3914 м над уровнем моря. Котловина озера в основе тектонического происхождения, сильно измененная в результате воздействия древнего оледенения. Вода солоновата и непригодна для питья. Зимой озеро замерзает. Поднимающиеся по сторонам горы, лопасти заливов, острова, голубой цвет воды, отражающей ясное безоблачное небо, – все это создает живописный пейзаж, особенно радующий глаз после безжизненных серых пустынь, окружающих озеро.
На общий фон высотной зональности растительного покрова накладывается резкое влияние экспозиции склонов и общее значительное увеличение континентальности климата с запада на восток.
В западной части системы структура высотной зональности почти такая же, как на юге Западного Тянь-Шаня, только еловые леса здесь отсутствуют. Нижнюю зону образуют полупустыни, или пустынные степи, субтропического типа с господством эфемеровых трав на обыкновенных (типичных) и темных черноземах. Следующая зона – крупнозлаковых эфемероидных субтропических степей («полусаванн») на темно-серых сухостепных почвах (выщелоченных сероземах). В среднегорье, где лучше увлажнение, развита лесолугово-степная зона. Для нижнего ее пояса характерны луговые степи, кустарниковые заросли, широколиственные леса из грецкого ореха, клена и пр. Под зарослями кустарников и под лесами развиты горно-лесные коричневые и бурые почвы. В верхнем поясе распространены арчовники на горных коричнево-бурых почвах. Гребни высоких хребтов принадлежат к горно-луговой зоне, с субальпийским, альпийским и субнивальным поясами, часто с разреженным и фрагментарным растительным покровом.
