La moitié orientale du Nebraska bénéficie d'un climat continental humide (type Dfa selon la classification de Köppen) tandis que la moitié occidentale bénéficie d'un climat continental semi-aride (type BSk selon la classification de Köppen). Les températures sont assez uniformes sur l'ensemble du territoire. Par contre les précipitations varient du simple au double. Celles-ci diminuent graduellement vers l'ouest depuis les abords de la rivière Missouri jusqu'aux premiers contreforts des montagnes Rocheuses. Ainsi la ville d'Omaha située à l'extrémité est enregistre 746 mm de précipitations par an contre 388 mm pour la ville de Scottsbluff située à l'extrémité ouest. La hauteur annuelle des chutes de neige est comprise quant à elle entre 65 cm et 90 cm sur une bonne partie du territoire.

Le Nebraska est situé sur la Tornado Alley et de ce fait des tornades dévastatrices et de violents orages se produisent régulièrement au printemps et en été.

En hiver, lorsque le Chinook, un vent comparable au foehn, souffle depuis les Rocheuses en direction de la plaine, celui-ci fait remonter le thermomètre dans l'ouest du Nebraska et y rend les mois d'hiver moins rigoureux.

La companie Amtrak desert quotidiennement Omaha, Lincoln, Hastings, Holdrege et McCook. Le seul train qui désert l'État est le California Zephyr. Il vous amènera à partir de San Francisco (Emeryville), Salt Lake City et Denver à partir de l'ouest et de l'est de Chicago. Les arrêts d'Amtrak sont généralement au milieu de la nuit, peu importe dans quelle direction vous venez.