Verkhoyansk đáng chú ý chủ yếu vì nhiệt độ mùa đông đặc biệt thấp và kỷ lục chênh lệch nhiệt độ lớn nhất trên Trái Đất giữa mùa hè và mùa đông. Nhiệt độ trung bình hàng tháng dao động từ −45,4 ° C (49,7 ° F) vào tháng 1 đến +16,5 ° C (61,7 ° F) vào tháng 7. Nhiệt độ trung bình hàng tháng dưới mức đóng băng từ tháng 10 đến tháng 4 và vượt quá 10 ° C (50 ° F) từ tháng 6 đến tháng 8, với các tháng xen kẽ của tháng 5 và tháng 9 tạo thành các mùa chuyển tiếp rất ngắn. Mặc dù nằm trong vòng Bắc Cực, Verkhoyansk có khí hậu cận cực khắc nghiệt (phân loại khí hậu Köppen Dfd) kéo dài phần lớn trong năm bởi xoáy nghịch cao. Điều này có tác dụng cắt đứt khu vực khỏi ảnh hưởng ấm lên trong mùa đông và cùng với việc thiếu mây che phủ dẫn đến tổn thất nhiệt lớn trong những tháng lạnh hơn.

Verkhoyansk là một trong những nơi được coi là Cực giá lạnh ở Bắc bán cầu, đang cạnh tranh cùng một thị trấn khác là Oymyakon, nằm cách 629 km (391 dặm) bằng đường hàng không. Nhiệt độ thấp nhất được ghi nhận ở đó, vào tháng 2 năm 1892, là −67,6 ° C (89,7 ° F), được ghi nhận vào ngày 5 và 7. tháng 2. Đây trước đây là nhiệt độ lạnh nhất được ghi nhận chính thức ở Bắc bán cầu. Tuy nhiên, vào ngày 6 tháng 2 năm 1933, nhiệt độ tại Oymyakon đạt −67,7 ° C (−89,9 ° F), chỉ vượt quá kỷ lục của Verkhoyansk một chút. Chỉ có Nam Cực mới ghi nhận nhiệt độ thấp hơn Oymyakon hoặc Verkhoyansk: nhiệt độ thấp nhất được ghi trực tiếp ở mặt đất là −89,2 ° C (−128,6 ° F), được ghi nhận tại Trạm Vostok ở Nam Cực vào ngày 21 tháng 7 năm 1983; và nhiệt độ −93,2 ° C (35135,8 ° F) đã được ghi lại qua các quan sát vệ tinh tại cao nguyên Đông Nam Cực ở Châu Nam Cực vào ngày 10 tháng 8 năm 2010.

Ở khu vực này, sự đảo ngược nhiệt độ liên tục hình thành vào mùa đông do không khí cực kỳ lạnh và dày đặc của áp cao Siberia hội tụ trong các hốc sâu, do đó nhiệt độ tăng thay vì giảm khi độ cao tăng lên. Ở Verkhoyansk đôi khi nhiệt độ tối thiểu trung bình cho tháng 1, tháng 2 và tháng 12 vẫn dưới −50 ° C (−58 ° F). Oymyakon và Verkhoyansk là hai nơi duy nhất có dân cư sinh sống trên thế giới khi nhiệt độ dưới −60,0 ° C (−76,0 ° F) mỗi ngày trong tháng 1.

Vào tháng 6, tháng 7 và tháng 8, nhiệt độ ban ngày trên +30 ° C (86 ° F) không phải là hiếm. Tháng ấm nhất được ghi nhận là tháng 7 năm 2001, ở mức +21,9 ° C (71,4 ° F). Nhiệt độ trung bình hàng năm cho Verkhoyansk là −14,5 ° C (5,9 ° F). Vào ngày 25 tháng 7 năm 1988, Verkhoyansk ghi nhận nhiệt độ +37,3 ° C (99,1 ° F), mang lại biên độ nhiệt là 105 ° C (189 ° F) dựa trên các hồ sơ đáng tin cậy, là biên độ nhiệt lớn nhất trên thế giới. Oymyakon và Yakutsk là những nơi khác duy nhất trên thế giới có biên độ nhiệt cao hơn 100 ° C (180 ° F). Verkhoyansk chưa bao giờ ghi nhận nhiệt độ trên mức đóng băng trong khoảng thời gian từ ngày 10 tháng 11 đến ngày 14 tháng 3.

Verkhoyansk có khí hậu khô với lượng mưa hoặc tuyết rơi ít: lượng mưa trung bình hàng năm là 180 milimét (7,1 in). Mặc dù không có tháng nào có thể được mô tả là thực sự ẩm ướt, nhưng có sự khác biệt mạnh mẽ theo mùa về lượng mưa, với mùa hè ẩm ướt hơn nhiều so với mùa đông. Lượng mưa mùa đông cực kỳ ít, phần lớn là do sự thống trị của áp cao Siberia vào thời điểm này trong năm.