В мае происходит перестройка в атмосферных процессах на летний режим. Азиатский антициклон ослабевает. Температурные контрасты между Арктическим бассейном и южными районами очень велики, что способствует увеличению повторяемости меридиональных процессов, в результате которых происходит вынос тепла на север континента и проникновение холодных арктических воздушных масс глубоко на юг.

Средняя месячная температура воздуха в мае на большей части территории Западной Сибири составляет плюс 8…14 °С, в Ханты-Мансийском автономном округе, на севере Томской области и в горах Республики Алтай плюс 2…6 °С (Кара-Тюрек -0,5°С), в Ямало-Ненецком автономном округе минус 4…плюс 1 °С. В отдельные годы средняя месячная температура воздуха может отличаться от средней многолетней на ± 2…4 °С и более. За последние 30 лет самый теплый май отмечен в 1991, 2001, 2015 и 2020 годах. Самый холодный май отмечался лишь в 1983 годах, когда среднемесячная температура воздуха местами была ниже нормы на 4-7 °С.

В периоды похолоданий абсолютный минимум температуры воздуха может достигать минус 10…18 °С, в Томской области, в горах Республики Алтай и Ханты-Мансийском автономном округе минус 20…25 °С, в Ямало-Ненецком автономном округе до минус 30 °С. Абсолютный максимум температуры воздуха в отдельные годы может повышаться до плюс 32…36 °С, местами по югу Алтайского края до плюс 38 °С.

Для месяца мая характерны возвраты холодов и понижение температуры воздуха до заморозков. Средние даты последних заморозков приходятся на третью декаду мая.

В конце мая в Ямало-Ненецком автономном округе происходит устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через минус 5 °С, на севере Ханты-Мансийского автономного округа – через плюс 5 °С. Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через плюс 10 °С в Томской области, на юге Ханты-Мансийского автономного округа происходит в третьей декаде мая, по югу Алтайского края – в первой декаде мая, на остальной территории Западной Сибири во второй декаде мая. В конце мая – начале июня по югу Алтайского края происходит устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через плюс 15 °С.

Осадки в мае выпадают в виде дождя, но при вторжениях арктического воздуха местами вероятен переход в снег. Количество осадков в мае продолжает увеличиваться и составляет в большинстве районов 22–59 мм, в предгорных и горных районах 63–93 мм, в Республике Алтай местами до 116 мм, в Кош-Агаче 7 мм.

Наибольшее суточное количество осадков по территории обслуживания составляет 21-45 мм, в отдельных районах Тюменской и Томской областей, Республики Алтай и в предгорных районах Алтайского края 50 - 60 мм.

Средняя скорость ветра составляет 2 – 5 м/с. Усиление ветра до 15 – 20 м/с наблюдается ежегодно, максимальные порывы достигают 25 – 28 м/с. По югу территории при шквалах возможно усиление скорости ветра до 30 – 40 м/с.

Снежный покров по югу территории сходит в апреле, в Томской, Тюменской областях, горных районах Кемеровской области, югу Ханты-Мансийского автономного округа сход снежного покрова отмечается в первой – второй декадах мая (при затяжной весне – в третьей декаде). К концу мая наблюдается сход снежного покрова в Ямало-Ненецком автономном округе. В Кара-Тюреке Республики Алтай снежный покров сохраняется до конца месяца.

В Западной Сибири, кроме северных районов, в мае в среднем отмечается 2-4 дня с грозой, наибольшее количество дней с грозой 5 – 16.