Niezwykłe położenie geograficzne Tybetu ma decydujący wpływ na klimat, jaki panuje na tej wyżynie. Położenie 4000-5000 metrów ponad poziomem morza powoduje, że w powietrzu jest bardzo mało tlenu (blisko o połowę mniej niż na nizinach). Teren wyżyny jest bardzo silnie nasłoneczniony i wieją tu silne wiatry, co prowadzi dodatkowo do obniżenia wilgotności powietrza do bardzo niskiego poziomu. Powoduje to znaczne wahania temperatur nawet w cyklu dobowym. Latem najwyższe temperatury w silnie nasłonecznionych miejscach wynoszą maksymalnie 20-25 stopni Celsjusza, podczas gdy zimą spadają poniżej -30 stopni, a w najzimniejszych regionach nawet do -50. Niska zawartość tlenu w powietrzu powoduje, że jest ono bardziej klarowne i przejrzyste niż na nizinach.
W północnej części Wyżyny Tybetańskiej na skutek niskich temperatur występuje wieczna zmarzlina. Nawet jeśli zewnętrzna warstwa gleby rozmarza, to ta znajdująca się głębiej pozostaje zamarznięta. Dlatego też woda z opadów deszczu nie może wsiąkać głęboko, powodując powstawanie bagien, które jednak szybko wysychają.
Jeśli chodzi o opady deszczu, to występują one częściej we wschodniej i północnej części Tybetu, a większość z nich przypada na okres letni. Opady śniegu zimą są niewielkie, z wyjątkiem rejonu Himalajów.
Wyjątkowo niesprzyjający klimat Tybetu utrudnia życie ludziom i zwierzętom. Przybysze z nizin potrzebują pewnego czasu na zaaklimatyzowanie się do życia w miejscu z tak małą ilością tlenu. Jednak mroźne powietrze zapobiega nadmiernemu rozwojowi bakterii. Dzięki temu żywność może w tych rejonach być przechowywana bardzo długo nie tracąc przy tym świeżości (np. suszone mięso można przechowywać ponad rok). Wyjątkowo rzadko zdarzają się tu także epidemie chorób zakaźnych.