Климат (Dfb) влажный континентальный с теплым летом. Средняя температура воздуха в с. Толстая Дуброва, по данным наблюдений, достигает 9.8°C. Верхний предел температуры, замечается в июле до 39.4°С, а низшая понижается до -25.1°C в декабре. Месяц, когда зафиксированы самые высокие температуры - это июль со средней температурой 27.9 °C. Месяц, когда температура наиболее низкая — январь, его характерная суточная температура -8.2 °C. За год: солнечных дней - 70, дни со снегом - 65, дождливых дней - 128, пасмурных дней - 103.