Oklahoma liegt an einer häufigen Kreuzung zwischen drei verschiedenen Luftmassen: warme, feuchte Luft aus dem Golf von Mexiko; warme bis heiße, trockene Luft aus Mexiko und dem Südwesten der USA; und kalte, trockene Luft aus Kanada. Vor allem zwischen Herbst und Frühjahr kommt es in Oklahoma zu häufigen Luftmassenwechseln, die drastische Schwankungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit zur Folge haben können. Ein Großteil des Bundesstaates ist häufig extremen Temperaturen, Wind, Trockenheit und Niederschlägen ausgesetzt. Der größte Teil des Bundesstaates liegt in einem Gebiet, das als Tornado Alley bekannt ist und durch häufige Wechselwirkungen zwischen kalten und warmen Luftmassen gekennzeichnet ist, die zu schweren Unwettern führen, wobei die Monate von April bis Juni das höchste Risiko aufweisen. Im Durchschnitt wird der Bundesstaat jährlich von 62 Tornados heimgesucht, was eine der höchsten Raten der Welt darstellt. Aufgrund seiner Lage zwischen Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen und Winden können die Wettermuster innerhalb des Staates über relativ kurze Entfernungen stark variieren. Niederschläge fallen das ganze Jahr über, aber die durchschnittliche monatliche Niederschlagsmenge ist im Allgemeinen in den Wintermonaten am niedrigsten, steigt dann dramatisch an und erreicht im Mai einen Höchststand (der feuchteste Monat des Jahres, was auf häufige und nicht selten heftige Gewitter zurückzuführen ist), um dann im Hochsommer wieder abzunehmen. Zu Beginn bis Mitte des Herbstes (September und Oktober) kommt es häufig zu einem zweiten Niederschlagsmaximum. Von Ende Oktober bis Dezember nehmen die Niederschläge im allgemeinen wieder ab.
Ost-Oklahoma hat ein feuchtes subtropisches Klima (Köppen Cfa), das stark von Südwinden beeinflußt wird, die Feuchtigkeit aus dem Golf von Mexiko bringen. In den Hochebenen des Panhandle geht diese Zone allmählich in eine halbtrockene Zone (Köppen BSk) über, in der ein trockeneres Klima mit etwas kälteren Wintern und ähnlich heißen Sommern, aber viel geringerer Luftfeuchtigkeit vorherrscht. Andere zentrale bis westliche Gebiete des Bundesstaates, darunter Lawton und Enid in der Übergangszone, sind ebenfalls weniger von der Feuchtigkeit des Golfs von Mexiko betroffen. Außerdem sind sie tendenziell trockener als die östlichen Bezirke Oklahomas. Niederschlag und Temperaturen fallen entsprechend von Osten nach Westen, wobei die Gebiete im Südosten im Durchschnitt eine Jahrestemperatur von 17 °C (62 °F) und eine jährliche Niederschlagsmenge von über 40 und bis zu 1.420 mm (56 Inch) aufweisen, während die Gebiete im Panhandle durchschnittlich 14 °C (58 °F) und eine jährliche Niederschlagsmenge von weniger als 430 mm (17 Inch) aufweisen. Im gesamten Bundesstaat herrschen häufig Temperaturen über 38 °C (100 °F) oder unter -18 °C (obwohl Temperaturen unter dem Gefrierpunkt im Südosten Oklahomas selten sind), und der Schneefall reicht von durchschnittlich weniger als 10 cm (4 inches) im äußersten Süden bis zu knapp über 51 cm (20 inches) an der Grenze zu Colorado im Panhandle. Im Bundesstaat befindet sich das National Storm Prediction Center des National Weather Service in Norman. Das Winter- und Frühlingswetter wird häufig von der El-Niño-Südlichen Oszillation beeinflusst. Die Winter während El Niño sind kühler als im Durchschnitt und im westlichen Teil des Bundesstaates aufgrund eines verstärkten südlichen Jetstreams feuchter. Während La Niña zieht der Sturm weiter nach Norden, so dass die Winter im westlichen Teil des Staates wärmer und trockener sind als im Durchschnitt.