基于祁连山北麓及其附近地区12个气象站点54年（1965-2018年）的气温和降水的监测数据，采用线性回归、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波变换法等分析方法，对其气温和降水的时间动态与空间格局进行了分析。研究表明：（1）多年平均气温、最高气温与最低气温的变化趋势均为上升趋势，增幅分别为0.33℃·（10a）-1、0.44℃·（10a）-1和0.21℃·（10a）-1，气温在1998年发生显著突变；多年平均降水量、最大值呈波动上升的趋势，最小值呈下降趋势，变幅分别为4.28 mm·（10a）-1、16.98 mm·（10a）-1和-4.30 mm·（10a）-1,1971年和1994年降水量发生了由少到多的突变；气温和降水的季节性变化趋势相一致，均为持续上升，且以冬季显著上升为显著特征，二者的年代际演化在20世纪90年代呈现出持续上升的趋势。（2）气温和降水整体上表现出由东南向西北递减的趋势，形成了以张掖、高台为分界线，以东增温增湿速度较快，以西增温增湿速度较缓的空间格局，气候整体呈变暖变湿的趋势。（3）年平均气温在54年尺度内存在13年的强显著周期和6年、27年尺度变化周期；年均降水存在8年和20年的强显著周期和2年、27年的小尺度变化周期。