โดยทั่วไปอากาศหนาวเย็นในตอนดึกและตอนเช้า ส่วนใหญ่ตอนกลางวันอากาศเย็นสบาย จึงกล่าวได้ว่า อุทยานแห่งชาติน้ำหนาวมีอากาศหนาวเย็นตลอดปี อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปี 25 องศาเซลเซียส ในฤดูฝนจะมีฝนตกชุกระหว่างเดือนกันยายน-ตุลาคม ส่วนใหญ่ฤดูหนาว อากาศหนาวเย็นมาก จนบางครั้งน้ำค้างจะกลายเป็นเกล็ดน้ำแข็ง อากาศจะหนาวเย็นที่สุดในเดือนธันวาคมและมกราคม ซึ่งในบางปีอุณหภูมิจะลดต่ำถึง 0 องศาเซลเซียส