Les trois quarts du territoire sont marqués par une aridité qui s'atténue vers le nord. Seul le Nord-Est, dans la continuité de l'Atlas saharien, avec des précipitations annuelles comprises entre 500 et 1500 mm (1.534 mm à Aïn Draham) et une saison sèche qui n'excède pas 3 à 5 mois, est correctement arrosé. Au sud de la Dorsale règne un climat désertique saharien dont l'emprise se manifeste à partir de la dépression des chotts et des monts de Gafsa (150 mm de pluies annuelles) et s'accentue au-delà.
Le clivage climatique nord-sud a des répercussions sur le plan hydrographique. En saison humide, les cours des oueds Miliane et Medjerda peuvent connaître des débits quasi torrentiels. Au centre, débouchant des monts de Tébessa, de nombreux cours d'eau se perdent dans les sebkhas sans avoir pu atteindre la mer. Au sud, l'écoulement superficiel est extrêmement rare.