Oklahoma leží na časté křižovatce tří různých vzduchových hmot: teplého, vlhkého vzduchu z Mexického zálivu, teplého až horkého, suchého vzduchu z Mexika a jihozápadu USA a studeného, suchého vzduchu z Kanady. Zejména od podzimu do jara dochází v Oklahomě k častým změnám vzduchových hmot, které mohou způsobit prudké výkyvy teplot i vlhkosti. Velká část státu je často vystavena extrémním teplotám, větru, suchu a srážkám. Většina státu leží v oblasti známé jako Tornádová alej, která se vyznačuje častým vzájemným působením studených a teplých vzduchových hmot, což způsobuje nepříznivé počasí, přičemž nejrizikovější měsíce jsou duben až červen. Ročně stát zasáhne v průměru 62 tornád, což je jeden z nejvyšších počtů na světě. Vzhledem k poloze státu mezi zónami s rozdílnou převládající teplotou a větry se průběh počasí v rámci státu může na relativně krátkých vzdálenostech značně lišit. Srážky se vyskytují po celý rok, ale průměrný měsíční úhrn srážek je obecně nejnižší v zimních měsících, dramaticky stoupá až k maximu v květnu (nejvlhčí měsíc v roce prakticky v celém státě díky časté a nezřídka silné bouřkové činnosti) a opět klesá do poloviny léta, kdy jsou v červenci a srpnu v mnoha letech běžné dlouhé úseky horkého a suchého počasí. Na začátku až v polovině podzimu (září a říjen) se často vyskytuje sekundární srážkové maximum. Od konce října do prosince srážek zpravidla opět ubývá.
Východní Oklahoma má vlhké subtropické podnebí (Köppen Cfa), které je silně ovlivňováno jižními větry přinášejícími vlhkost z Mexického zálivu a vyznačuje se horkými, vlhkými léty a zpravidla mírnými zimami, ale s občasnými dramatickými chladnými obdobími, někdy doprovázenými sněžením, sněhem nebo mrznoucím deštěm. Ta postupně přechází do polosuchého pásma (Köppen BSk) na náhorních rovinách Panhandlu, kde převládá sušší klima s poněkud chladnějšími zimami a podobně horkými léty, ale mnohem nižší vlhkostí. Další střední až západní oblasti státu, včetně Lawtonu a Enidu v přechodné zóně, jsou rovněž méně ovlivněny vlhkostí z Mexického zálivu. Bývají také sušší než okresy na východě Oklahomy. Srážky a teploty klesají od východu na západ odpovídajícím způsobem, přičemž v oblastech na jihovýchodě je průměrná roční teplota 62 °F (17 °C) a roční úhrn srážek přes 40 a až 56 palců (1 420 mm), zatímco v oblastech Panhandle je průměrná roční teplota 58 °F (14 °C) a roční úhrn srážek pod 17 palců (430 mm). Na celém území státu se často vyskytují teploty vyšší než 38 °C nebo nižší než -18 °C (i když na jihovýchodě Oklahomy jsou teploty pod bodem mrazu vzácné) a sněhové srážky se pohybují od průměrných necelých 10 cm (4 palce) na jihu až po 51 cm (20 palců) na hranici s Coloradem v Panhandle. Ve státě sídlí Národní středisko pro předpověď bouří Národní meteorologické služby, které se nachází v Normanu. Zimní a jarní počasí je často ovlivňováno jižní oscilací El Niño. Zimy v období El Niño jsou v západní části státu chladnější než průměr a vlhčí v důsledku zesíleného jižního tryskového proudění. Během období La Niña je bouřková dráha dále na sever, proto jsou zimy teplejší než průměr a v západní části státu sušší.
.