najniższa zanotowana temperatura wynosiła –58 °C. Średnia temperatura lipca wynosi 10–20 °C w kotlinach (maksymalnie 37 °C) i 5–7 °C w górach. Ilość opadów wzrasta z południowego wschodu w kierunku północno-zachodnim. Roczna suma opadów w kotlinach wynosi 250–300 mm, a wyższych partiach gór ok. 700–1000 mm. Powszechnie występuje wieczna zmarzlina.
Rzeki Zabajkala należą do dorzeczy Jeniseju (m.in. Górna Angara, Barguzin, Selenga), Leny (m.in. Witim, Olokma) i Amuru (Szyłka, Argun). Zabajkale tworzy dział wodny zlewisk Oceanu Arktycznego (dorzecza Jeniseju i Leny) i Oceanu Spokojnego (dorzecze Amuru). Jeziora występują nielicznie; największe – Bajkał, Barun-Toriej, Zun-Toriej, Bolszoje Jerawnoje, Baunt, Gusinoje położone są w kotlinach. Występują także jeziora termokrasowe i słone (na obszarach bezodpływowych).