Effekten av topografi på klimaet i en gitt region er kraftig. Fjellkjeder skaper barrierer som endrer vind- og nedbørsmønstre. Topografiske funksjoner som smale canyoner kanalisere og forsterker vinder. Fjell og plateauer er utsatt for de kjøligere temperaturene på høyere høyder. Orienteringen av fjell til solen skaper distinkte mikroklimaer i områder som Alper, hvor hele landsbyer forblir i skygge for mesteparten av vintersesongen.
Fjell spiller en viktig rolle i nedbørsmønstre. Topografiske barrierer som fjell og hiller tvinger råvind opp og over skråningene. Når luften stiger, avkjøler den også. Kjøligere luft er i stand til å holde mindre vann damp enn varmere luft. Når luften avkjøles, tvinges denne vann dampen til å kondensere, og nedbør i form av regn eller snø ned på vindvendt sider. Fjell i vestlige USA som Sierra Nevada fanger fuktighet som reiser fra Stillehavet på sine vestlige flakter, der den ellers kunne ha passert uhindret. Dette skaper en effekt kjent som regnskygge på sine lee-sider (beskyttede sider), hvor luften inneholder svært lite fuktighet. De fleste av verdens store midtbredde-ørkener befinner seg i regnskygger.
Fjellbarrierer skaper også og kanalisere regionale vinder, et viktig element i klimaet. Når vinden nedstiger på lee-sidene, komprimeres luften, blir tett og varm. Sterke vinder kan oppstå, som de kraftige og unormalt varme Chinook-vindene som flyter ned østre siden av Rocky Mountains. I arktiske regioner trekkes ekstremt tett tørr luft fra kantene av isbreer av tyngdekraft. Disse kraftige rasende vinder er kjent som katabatiske eller tyngdekraftsvinder. Fjellpass fungerer også som naturlige trekter og øker vindhastigheten. I California forsterkes Santa Ana-vinder som blåser fra ørkenene av disse bruddene. Vind blåser sterkt når den tvinges av topografien gjennom en smal åpning, og mange vindparker finnes i disse lokasjonene.
Land på høyere elevasjoner, som fjell eller plateauer, er naturlig kjøligere på grunn av et fenomene kjent som den miljømessige lapseraten. Først observert av oppdageren og naturforskeren Alexander von Humboldt, avkjøles luften med 3,5 grader Fahrenheit for hver 1 000 fot høydeøkning. Dette er ekvivalent med å reise hundrevis av mil nordover, og skaper et komplekst høglandsklima med stor mangfold. I Amerikas Sørvest ligger ørkener ved fjellets fot som er toppet med store Ponderosa furuskoger på grunn av effekten av høyden.
Orienteringen av skråninger i forhold til solen har en dyp innvirkning på klima. I nordlig halvkule er sørvendt skråninger sunnere og supporterer helt forskjellige økologiske samfunn enn nordvendt skråninger. Sør-siden av et fjell kan oppleve vårforhold uker eller til og med måneder før sin nordside. Der årstids uavhengig snø eller isbreer eksisterer, er de nært av skyggen som gir nord- og vestvendt skråninger. I fjellregioner som Alper i Europa, kan hele landsbyer bli kastet i skygge i måneder om vinteren, for du du dukke opp igjen på våren. I slike samfunn er det vanlig å ha en helligdag for å merke gjenopptakelsen av solen.
I et kontinent dominert av verdens mest massive ørken, Sahara, blir Kalahari ofte oversett. Kalahari er omtrent størrelsen på Frankrike, og dekker store deler av Namibia, Botswana og Sør-Afrika. Klimaet er typisk for tørre ørkener, med varme tørre dager og ofte kalde netter. Omgittende Kalahari-bass
Sanne ørkener dekker grovt 14 prosent av jordens overflate, inkludert isolerte strip-ørkener lokalisert på visse kontinenter. De fleste mennesker likner dannelsen og eksistensen av tørre ørkenregioner til mangelen på vann, men andre faktorer, som geografi og klima, bidrar til ørkenforhold. Ørkenklim
Gobi-ørkenen i østlig Asia er ulik enhver annen ørken i verden på grunn av sine extreme temperaturvariasjoner rundt året, som inkluderer under null grader om vinteren og brennende hete om sommeren. Ørkenens nordlige beliggenhet og dens høye posisjon over havet (opptil 1500 meter i enkelte steder) bi