Сентябрь — первый месяц климатической осени в Омской области, среднемесячная температура сентября +11°C. Абсолютный минимум температуры воздуха -8°C был зафиксирован 25 сентября 1938 года, максимальная температура воздуха +33°C была зарегистрирована 15 сентября 1990 года.

Для сентября характерна теплая погода, но ощутимые колебания суточных температур говорят о наступлении осени.
Для сентября характерна теплая и сухая погода, дождливым и холодным сентябрь бывает в редкие годы.
«Бабье лето» в Омске наступает обычно в начале-середине сентября после кратковременного похолодания.
Со второй декады месяца деревья за считанные дни меняет окраску листьев с зеленых, на желтые, красные и коричневые, так на Руси в стародавние времена сентябрь называли Златоцвет.
С середины сентября у лосей начинается гон, грызуны активно заготавливают корм на зиму, отлёт пернатых на юг приобретает массовый характер.
В сентябре наступает астрономическая осень — 22 (23) сентября, день осеннего равноденствия: день равен ночи.
Долгота дня 1 сентября в Омске составляет 13 часов 46 минут, а 30 сентября уже 11 часов 38 минут, таким образом световой день за сентябрь убывает на 2 часа 8 минут.
См. также: Омск в сентябре, Тёплый сентябрьский бриз, Яркий и ясный сентябрьский день