Жатай, расположен в зоне резко континентального климата и многолетней мерзлоты, на 62° северной широты, на левом берегу среднего течения реки Лены, в долине Туймаада. Абсолютные отметки колеблются в пределах от 87 до 97 метров. В 10-12 км к западу от русла Лены находится коренной берег (200-220 метров над уровнем моря). Низкие отметки рельефа в долине реки служат причиной того, что значительная часть поймы и некоторые районы поселка затапливаются весенним половодьем. Наиболее высокие уровни воды при половодьях с подтоплением центральной части поселка за последние 50 лет наблюдались в 1964 (92,99 м.), 1998 (93,35 м.), 1999 (93,70 м.), 2001 (94,22 м.) г.г.

Климат Жатая отличается наибольшими различиями между зимними и летними температурами воздуха, что не наблюдается где-либо на этой широте. По многолетним данным средняя годовая температура воздуха составляет -10,2°С. Самая низкая температура (-64,4°С) была зарегистрирована 5 февраля 1891 года, а самая высокая (+38,3°С) - 15 июля 1942 года. Колебаний, превышающих 102 градуса, не испытывает ни один город мира. Самый холодный месяц - январь. Его среднемесячная температура составляет -42,7°С, но отклонения бывают значительными. В 1900 году она достигла -51,4°С. Июль в большинстве лет - самый тёплый месяц года. Его многолетняя средняя температура +18,7 °С.

Туманы - наиболее характерное атмосферное явление зимой для Жатая, как и для всех центральных районов республики. Они бывают влажными, смешанными, но чаще всего кристаллическими (морозными). В среднем отмечается до 60 дней с туманами. Зимой при температуре ниже -40°С вся влага в воздухе (дым от печей, выхлопные газы, выдыхаемый человеком воздух и т.д.) превращается в очень мелкие кристаллики льда - поселок укрывается пеленой густого ледяного тумана, который тем плотнее, чем сильнее мороз.

Средняя годовая скорость ветра составляет всего 2,4 м/сек. Здесь каждый 4-5 день в году бывает безветренным, наибольшее их количество наблюдается при сильных морозах в декабре-феврале.

Чрезвычайно важным моментом в климате Жатая является незначительное количество осадков (в среднем 202 мм за год), выпадающих, в основном, во второй половине лета. Практически это норма полупустыни и если бы не вечная мерзлота, которая постепенно к осени оттаивая на 1,5-2 метра подпитывает влагой весь растительный мир, то в Центральной Якутии, вероятно, была бы настоящая пустыня. И хотя 199 дней в году устойчиво держится снежный покров, его мощность невелика (около 30 см). Невысока здесь и относительная влажность (в среднем за год 57%).

Летом центральная Якутия - наиболее богатый солнечным светом район Восточной Сибири. С 27 мая по 18 июля в Жатае период «белых ночей».

Река Лена в районе Жатая - полноводная красавица, изобилующая рукавами и протоками, островами с песчаными пляжами, лугами и зарослями тальника. Ширина долины реки в районе Жатай 18-20 км. Неузнаваемо меняется река в течение года. Семь месяцев Лена прочно скована ледяным 1-2 метровым панцирем. Незабываемое явление на реке - весенний ледоход, сопровождаемый заторами льда и резкими подъёмами уровня воды. Половодье наступает в второй половине мая и длится до 30-50 дней. Самая высокая температура воды в июле +20 °С, в сентябре +10 °С, в октябре +2 °С. Осенний ледостав начинается во второй половине октября.