一、6月中旬南疆西部遭遇极端暴雨
2021年6月15-17日南疆西部出现强降雨过程，和田地区大部及喀什地区的部分区域出现特大暴雨。6月16日洛浦县日降雨量74.1毫米、墨玉县59.6毫米、和田市56.0毫米均打破该站最大日降水量历史记录，同时超过本站年平均降水量。其中洛浦县16日一天降水量为该站年平均降水量1.7倍（洛浦县年平均降水量43.5毫米）。16日皮山县日降水量56.6毫米突破该站夏季历史极值。
二、全疆出现有气象记录以来最暖二月
2021年2月全疆平均气温-2.1℃，较常年偏高4.1℃，比2020年偏高1.6℃，为历史同期第一高。天山山区、南疆分别偏高4.6℃和4.0℃，居2月历史第一位；北疆偏高4.1℃，居历史同期第二位。与常年同期相比，全疆99%的台站偏高2℃以上，吐鲁番市高昌区、阿克苏市、和田市等全疆46%的台站气温偏高居历史第一位。受此影响，全疆大部开春期普遍偏早，偏早幅度15～30天（伊宁市），全疆11%的台站开春偏早居历史第一位。
三、北疆出现有气象记录以来最热七月
2021年7月北疆平均气温25.9℃，天山山区19.3℃，分别较常年偏高2.4℃和3.1℃，均居历史同期第一高。北疆34%的台站气温达历史同期第一高。北疆平均高温日数10.5天，较常年偏多5.6天，居历史同期第二位。期间共出现两场持续性高温过程，温高雨少致天山北坡干旱加剧，伊犁河谷部分地区出现重度气象干旱，干旱最强时段重旱面积达6.4万平方公里。
四、8月中旬阿克苏-巴州遭遇大范围冰雹袭击
8月16日，天山南麓的阿克苏地区、巴州等地出现大范围冰雹灾害。阿克苏市、阿拉尔市、阿瓦提县、乌什县、柯坪县、温宿县、库尔勒市7县先后遭受冰雹袭击，棉花、玉米、林果、蔬菜等农作物大面积受灾。本次雹灾直接经济损失约占2021年全年雹灾经济损失的34%，占全年气象灾害经济总损失的17%，为年内全疆最强冰雹事件。
五、“3·30”巴州北部极端暴雨历史最早
3月30日巴州北部出现极端暴雨，焉耆县日降雨量62.4毫米、和硕县61.1毫米，均突破该站最大日降水量历史极值；尉犁县43.4毫米、库尔勒市24.2毫米破该站春季最大日降水量历史极值。本次巴州北部极端暴雨比历年偏早23天，为当地有气象记录以来历史最早。
六、“4·2”拜城县最强降雪
2021年4月1-2日南北疆偏西地区出现雨雪天气，其中阿克苏地区拜城县出现罕见暴雪。4月2日拜城县日降雪量41.0毫米，打破该站1973年2月28日19.4毫米最大日降雪量历史记录，同时打破该站1976年4月24日26.2毫米4月最大日降水量历史记录。
七、11月上旬北疆出现大范围强寒潮
11月3-5日北疆出现大范围寒潮天气，北疆各地普遍降温8～12℃，局部降温18～24℃。本次寒潮过程北疆98%的气象台站降温达到寒潮标准；过程最大降温幅度23.3℃，出现在青河；最大24小时、48小时降温幅度均为17.1℃，出现在吉木乃；本次北疆寒潮强度为1976年以来11月上旬历史最强。寒潮天气致北疆多地出现历史同期极端低温。
八、5月塔克拉玛干沙漠腹地现罕见暴雨
5月13日夜间至14日塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站12小时降水量34.0毫米，达暴雨量级。塔中站14日一天降水量为该站年平均降水量24.1毫米的1.4倍，打破该站1999年建站以来最大日降水量历史记录。
九、“5·1”全疆大范围沙尘
受冷空气影响，5月1-2日北疆大部、天山山区及天山南麓等地出现8级以上西北或偏东大风，风口风力10～13级，造成全疆出现不同程度的沙尘天气。全疆84%的区域出现沙尘天气，46%的区域出现扬沙；其中北疆72%的区域出现浮尘及扬沙，石河子市、奇台县、巴里坤县出现沙尘暴，其中石河子市5月1日最小能见度仅590米。北疆出现大范围沙尘天气在近十年实属少见。
十、4月和田中西部遭遇三次霜冻
受多股冷空气入侵影响，4月3-4日、11日和24日前后和田地区多个县市遭遇强降温，日最低气温降至0℃以下，先后遭遇霜冻灾害。墨玉县4月3日最低气温达-3.2℃，为4月历史同期第一低。墨玉县4月24日终霜日为1961年有气象记录以来历史最晚。墨玉县多次霜冻灾害对当地林果特别是核桃树开花授粉及幼果生长造成较大影响。