Conform meteorologilor pe teritoriul Republicii Moldova toamna vine în medie între 12 septembrie (Briceni) şi 23 septembrie (Cahul), iar durata ei constituie în medie circa 80 zile. În unii ani, în dependenţă de particularităţile proceselor sinoptice, termenele începutului toamnei se pot abate de la cele medii. Astfel, cea mai timpurie toamnă pe parcursul întregii perioade de observaţii s-a stabilit la 23 august 1980, iar cea mai târzie − la 18 octombrie 2020. Din punct de vedere meteorologic, sezonul de toamnă se încheie odată cu trecerea stabilă a temperaturii medii zilnice a aerului prin 0°C în direcţia scăderii ei, ceea ce se semnalează, de obicei, în prima decadă a lunii decembrie.
Temperatura medie a aerului pentru anotimpul de toamnă constituie în teritoriu +8,3..+10,6ºC. Cea mai rece a fost toamna anului 1988, când temperatura medie a aerului pentru acest sezon a constituit +6..+8ºC, fiind mai joasă faţă de normă cu 2-2,5ºC. Cea mai caldă a fost toamna anului 2020, când temperatura medie a aerului pentru aceste sezoane pe teritoriul țării a constituit +12..+14ºC, fiind mai ridicată faţă de normă cu 3,0-4,0ºC. Pentru întreaga perioadă de observaţii temperatura minimă absolută în sezonul de toamnă s-a semnalat pe 29 noiembrie 1892 – -21,7ºC (Chişinău), iar maxima absolută – pe 2 septembrie 2015 − +38,6ºC (Fălești).
Primele înghețuri la suprafața solului se semnalează în medie pe teritoriul țării în prima jumătate a lunii octombrie, iar în aer, în fond, în jumătatea a doua a aceleași luni. Însă, în unii ani, înghețuri la suprafața solului sunt posibile chiar și în prima decadă a lunii septembrie – 7 septembrie 1981 (Bălți)– cu intensitatea de până la 0ºC, iar în aer – în a doua decadă a lunii septembrie − 17 septembrie 1952 (Briceni, Bălți, Tiraspol, Leova) − cu intensitatea de până la -2,5ºC. Înghețurile timpurii în luna septembrie sunt posibile în medie o dată în 7 ani, iar în luna octombrie − aproape în fiecare an.
