В Бахчисарайском районе протекают реки Альма, Кача, Бельбек, берущие начало на северных отрогах Главной гряды Крымских гор. Берега рек тенисты, окружены садами, а в верховьях покрыты вековыми дубовыми и буковыми лесами. Среднее же их течение — область орошаемых садов и виноградников.
Большинство рек Крыма питается не только за счет осадков, но и за счет карстовых вод, вытекающих из горных недр. Поэтому в верхнем и среднем течениях Альма и Кача никогда не пересыхают.
Климат Бахчисарая мягкий, здоровый. Поступающий в ущелье прохладный воздух смягчает летнюю жару. Вечера и ночи здесь прохладнее, чем на Южном берегу Крыма. Воздушные течения в ущелье, где находится город, определяют его микроклимат. Левый берег реки Чурук-Су, более пологий, — прохладнее, чем правый, с крутыми отвесными скалами, не пропускающими северо-восточные ветры. Бахчисарай, как и весь горный Крым, свободен от морских туманов. Средняя годовая температура +10°.
Самый холодный месяц — февраль (средняя температура +0,8°), самый жаркий — июль (+21,7°).
Количество осадков в районе Бахчисарая — 400–500 миллиметров в год (в горах — до 700, а на вершинах высоких гор и в лесистых котловинах — до 1000 миллиметров). Этим определяется в значительной мере характер растительности: флора тут преимущественно засухоустойчивая — ксерофильная (особенно в степной части и на открытых плато).
В Крыму зарегистрировано 2400 видов высших растений, главным образом цветковых, из них в окрестностях Бахчисарая встречается не менее 800. Здесь произрастают засухоустойчивые степные травы и кустарники и относительно влаголюбивые дубовые в сосновые леса. Повсюду на отлогих северных склонах Внутренней гряды растет реликтовый можжевельник колючий. На вершинах столовых гор изредка можно увидеть бук восточный, более типичный для высокогорной Главной гряды, а также тис ягодный — лесной реликт третичного периода. На известняковых обнажениях обычны так называемые меловые растения: пажитник лиловый, головчатка кожистая, полукустарничек чабрец (тимьян), богатый эфирными маслами, и другие.