寒露是二十四节气中之一个带“寒”字的节气，标志着天气由凉爽向寒冷过渡。此时太阳直射点继续南移，北半球地面接收的太阳热量显著减少，气温较白露时更低。全国平均气温下降较快，地域差异显著：长江以南地区平均气温多在1520℃之间，华南日平均气温多不到20℃，长江沿岸地区更高气温难超30℃；西北、东北地区平均气温降至510℃，部分地区甚至低于0℃（如高原山区）；华北一带昼夜温差可达10℃以上，呈现“昼暖夜凉”的典型特征。
降水显著减少，秋燥加剧
寒露时节，全国大部分地区雨季结束，降水明显减少。北方地区降水普遍不足20mm，新疆、青海等部分地区甚至仅有几毫米；南方地区降水虽略多（华南西部20mm左右、东部3040mm），但较夏季大幅减少。此时秋燥明显，空气湿度降低，易出现皮肤干燥、口鼻干渴等症状，需注意补水防燥。
多晴好天气，昼暖夜凉
受冷高压控制，寒露期间我国大部分地区以晴空万里为主，日照时间较长，白天往往“秋高气爽”，适宜户外活动（如登高、赏红叶）。但夜晚气温骤降，昼夜温差大，民间有“吃了寒露饭，单衣汉少见”的说法，提醒人们需及时增添衣物，注意保暖。
特殊天气现象频发
雾和烟霾：10月气温下降，秋雨过后空气中水汽易饱和，形成雾或雨雾混合天气；受高压控制时，城市中的汽车尾气、工厂废气不易扩散，易形成烟霾（若湿度大则为雾霾混合），影响交通和空气质量（如2004年北京寒露当日出现大雾，能见度仅200米）。
华西秋雨：华西地区（渭水、汉水流域、四川、贵州大部等）进入秋雨绵绵期，降水持续时间长（910月总雨日2030天），强度不大但阴雨寡照，严重影响晚稻收晒和秋种进度。
寒露风：秋季冷空气入侵南方后，引起显著降温（长江中下游地区连续3天及以上日平均气温低于20℃，华南低于22℃），导致晚稻瘪粒、空壳减产，是南方晚稻的主要农业气象灾害。其类型分为湿冷型（低温阴雨）和干冷型（低温干燥、大风）。
高原雪害：青海与四川交界处、四川西部等高原山区，寒露前后易出现大雪天气，积雪阻塞交通，危害畜牧业生产（如牲畜觅食困难、冻伤）。