Bồn địa Fergana thuộc về khí hậu lục địa. Vào tháng 3, nhiệt độ lên đến 20°C, nhiệt độ tháng 6 và 7 đạt 35°C. Từ tháng 4 đến tháng 9 rất ít mưa. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 10. Nhiệt độ tháng 12 và 1 có thể thấp đến -20°C.

Sông Syr, sông Sokh và sông Isfara chảy qua bồn địa này. Kênh đào Đại Fergana, Nam Fergana và hồ chứa nước Kayrakkum được xây dựng vào thời kì Liên Xô cũ đã hình thành mạng lưới tưới tiêu thuỷ lợi ở chỗ này, khiến cho bồn địa trở thành khu vực tương đối phát triển cho ngành nghề trồng bông và trồng nho.