Oklahoma siedzi na częstym skrzyżowaniu trzech różnych mas powietrza: ciepłe, wilgotne powietrze z Zatoki Meksykańskiej; ciepłe do gorącego, suche powietrze z Meksyku i południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych; i zimne, suche powietrze z Kanady. Szczególnie od jesieni do wiosny w Oklahomie dochodzi do częstych zmian mas powietrza, które mogą powodować drastyczne wahania zarówno temperatury, jak i wilgotności. Znaczna część stanu jest często narażona na ekstremalne temperatury, wiatr, suszę i opady deszczu. Większość stanu leży w obszarze znanym jako Aleja Tornad, charakteryzującym się częstymi interakcjami pomiędzy zimnymi i ciepłymi masami powietrza, co powoduje gwałtowne zjawiska pogodowe, z najbardziej ryzykownymi miesiącami od kwietnia do czerwca. W ciągu roku w stan uderzają średnio 62 tornada, co stanowi jeden z najwyższych wskaźników na świecie. Ze względu na położenie pomiędzy strefami o różnej temperaturze i wiatrach, wzorce pogodowe w stanie mogą się znacznie różnić na stosunkowo niewielkich odległościach. Opady występują przez cały rok, ale średnie miesięczne opady są generalnie najniższe w miesiącach zimowych, gwałtownie wzrastają osiągając szczyt w maju (najbardziej wilgotny miesiąc roku praktycznie w całym stanie, ze względu na częstą i nierzadko poważną aktywność burzową), i ponownie zmniejszają się w połowie lata, kiedy to długie okresy gorącej, suchej pogody są powszechne w lipcu i sierpniu wielu lat. Wczesną i środkową jesienią (wrzesień i październik) często obserwuje się wtórne maksimum opadów. Od końca października do grudnia opady generalnie znowu maleją.
Wschodnia Oklahoma ma wilgotny klimat podzwrotnikowy (Köppen Cfa) pod silnym wpływem południowych wiatrów przynoszących wilgoć z Zatoki Meksykańskiej i ma gorące, wilgotne lata i generalnie łagodne zimy, ale z czasami dramatycznymi zimnymi okresami, którym czasami towarzyszy śnieg, śnieg z deszczem lub marznący deszcz. Stopniowo przechodzi ona w strefę półsuchą (Köppen BSk) na wysokich równinach Panhandle, gdzie dominuje klimat suchszy, z nieco chłodniejszymi zimami i podobnie gorącymi latami, ale o znacznie niższej wilgotności. Inne centralne i zachodnie obszary stanu, w tym Lawton i Enid w strefie przejściowej, są również mniej narażone na wpływ wilgoci z Zatoki Meksykańskiej. Są one również bardziej suche niż wschodnie hrabstwa Oklahomy. Opady i temperatury spadają odpowiednio ze wschodu na zachód, przy czym obszary na południowym wschodzie mają średnią roczną temperaturę 62 °F (17 °C) i roczną sumę opadów ponad 40 i aż 56 cali (1.420 mm), podczas gdy obszary Panhandle mają średnią 58 °F (14 °C) i roczną sumę opadów poniżej 17 cali (430 mm). Cały stan często doświadcza temperatur powyżej 100 °F (38 °C) lub poniżej 0 °F (-18 °C) (choć temperatury poniżej zera są rzadkie w południowo-wschodniej Oklahomie), a opady śniegu wahają się od średnio mniej niż 4 cale (10 cm) na dalekim południu do nieco ponad 20 cali (51 cm) na granicy z Kolorado w Panhandle. W stanie znajduje się Narodowe Centrum Przewidywania Burz Narodowej Służby Meteorologicznej z siedzibą w Norman. Zimowa i wiosenna pogoda jest często pod wpływem południowej oscylacji El Niño. Zimy podczas El Niño są chłodniejsze niż przeciętnie i bardziej wilgotne w zachodniej części stanu ze względu na wzmocniony południowy jet stream. Podczas La Niña, tor burzy znajduje się dalej na północ, dlatego zimy są cieplejsze niż przeciętnie i bardziej suche w zachodniej części stanu.