La isla se caracteriza principalmente por un tipo clima seco acompańado de un sol radiante, en gran medida en la península de Macanao. Existen excepciones como las poblaciones de San Juan Bautista y el Valle del Espíritu Santo en donde se puede percibir un tipo de clima montańoso por estar ubicadas estas poblaciones, en las laderas del Cerro Copey.

A mediados del mes de mayo comienza la temporada de lluvias y consigo un descenso en las temperaturas de hasta 4 °C. En este periodo llamado también invierno, las temperaturas pueden descender hasta los 12 °C en el Cerro Copey y 36 °C en las zonas mas bajas. Una segunda temporada de lluvias se produce en el mes de diciembre.

Por estar ubicada en el mar Caribe, cerca del ecuador terrestre, los rayos solares inciden perpendicularmente sobre la isla y por ello es recomendable usar siempre algún tipo de bloqueador solar al momento de visitar sus playas.