Мезо- и микрорельеф земной поверхности, т.е. неровности поверхности с разностями высот порядка метров или десятков метров, влияют на микроклимат (и местный климат) в основном так же, как крупномасштабный рельеф влияет на общие условия климата. Однако есть и различия, обусловленные тем, что разности высот в данном случае малы и потому высота над уровнем моря не имеет существенного значения.

Основная роль в микроклимате пересеченной местности принадлежит экспозиции, т.е. ориентировке склонов относительно стран света, а также формам рельефа.

Приток солнечной радиации на ориентированные по-разному склоны холмов существенно различен. Поэтому склоны разной экспозиции прогреваются по-разному, что, в свою очередь, сказывается на температуре воздуха и может отразиться на характере растительности, сроках зацветания и др.

Разности температур на южных и северных склонах холмов в ясную погоду днем могут достигать у земной поверхности нескольких градусов, но на высоте будки это будет всего несколько десятых долей градусов. В пасмурную погоду различия более или менее сглаживаются.

Колебания температуры в вогнутых формах рельефа (низины, лощины) больше, чем на выпуклых (вершины холмов): дневные температуры повышаются, а ночные понижаются. Это положение оправдывается как в условиях макрорельефа, так и в условиях микрорельефа. Особенно велики различия в минимальных температурах (даже в психрометрической будке разности абсолютных минимумов могут достигать 15 °С); в максимальных температурах они меньше. Это явление объясняется стоком холодного воздуха по склону местности или штилем в низинах ночью и уменьшением обмена воздуха в низинах днем.

В связи с увеличением суточной амплитуды температуры в низких местах увеличивается на несколько процентов и суточная амплитуда относительной влажности; увеличивается повторяемость росы, инея, поземных туманов. Воздух обтекает препятствия. Поэтому перед холмом и на боковых его склонах скорость ветра возрастает, а за холмом убывает; там также могут возникать подветренные вихри.

Чем неустойчивее стратификация в приземном слое, тем больше возможность для воздуха перетекать через препятствие сверху.

При очень устойчивой стратификации, при инверсиях влияние препятствия (холма, леса) можно проследить за препятствием на расстоянии, равном его 30−50-кратной высоте. Если препятствие суживает русло ветрового потока, то в получившемся узком проходе скорость ветра возрастает.

Ветры, дующие вдоль речной долины, усиливаются, поперек долины − ослабевают. Мы знаем о ночном стоке воздуха по склонам местности. Скорость ветра может при этом достигать и превышать 1−2 м/с, а толщина стекающего слоя холодного воздуха может колебаться от нескольких метров до нескольких десятков метров.

Вертикальные движения воздуха над пересеченной местностью усиливаются. Это может сказаться на увеличении осадков в условиях хорошо выраженного мезорельефа. Расчлененная местность влияет и на распределение осадков. На наветренных склонах и вблизи вершин возвышенностей осадки убывают, так как скорость падения мелких капель там замедляется восходящим движением воздуха; на подветренных склонах осадки увеличиваются вследствие ослабления ветра или появления нисходящих составляющих скорости, увеличивающих скорость падения капель.

Через ветер рельеф местности влияет на распределение снежного покрова. На вершинах холмов и отчасти на наветренных склонах мощность покрова меньше, а в низинах, куда сносится снег с окружающих склонов, накапливаются сугробы. Весеннее таяние снега происходит быстрее всего на вершинах холмов и на южных склонах, где больше приток солнечной радиации.