สภาพภูมิอากาศของอุทยานแห่งชาติหาดเจ้าไหมจัดอยู่ในลักษณะภูมิอากาศแบบร้อนชื้นสลับชุ่มชื้น ได้รับอิทธิพลจากลมมรุสุมตะวันตกเฉียงใต้และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือทั้งสองด้าน จึงทำให้ฝนตกชุกตลอดปี ทำให้เกิดฤดู 2 ฤดู คือ ฤดูร้อนและฤดูฝน เด่นชัดกว่าฤดูหนาว โดยฤดูร้อนเริ่มตั้งแต่เดือนมกราคม - เมษายน ส่วนฤดูฝนเริ่มต้นตั้งแต่เดือนพฤษภาคม - ธันวาคม อากาศร้อนชื้นถึงชุ่มชื้น อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 27 องศาเซลเซียส ปริมาณน้ำฝนมากว่า 2,100 มิลลิเมตรต่อปี