Пустыня Сонора считается одной из самых жарких пустынь Северной Америки из-за её засушливого субтропического климата. 2 В низкогорных частях пустыни температура остаётся тёплой круглый год, а количество осадков выпадает редко и нерегулярно. 2

Около 200 дней в году в пустыне держится температура 35–40 градусов. 4 Днём воздух прогревается до +40 °C, а ночью остывает до +2 °C. 1 Рекорд дневной температуры был зарегистрирован в городе Финикс, столице штата Аризона, в 2012 году: +46 °C. 1 Поверхность земли может прогреваться до +80,8 °C. 1

При этом жар, поднимающийся над землёй, притягивает влажные воздушные массы с Калифорнийского и Мексиканского заливов, и ежегодно в пустыне Сонора бывает два сезона дождей. 1