สภาพภูมิอากาศบริเวณพื้นที่อุทยานแห่งชาติเขาลำปี – หาดท้ายเหมือง ได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ซึ่งมีกำลังแรงระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงเดือนตุลาคม พัดพาความชุ่มชื้นจากมหาสมุทรอินเดียมายังแผ่นดิน ทำให้เกิดฝนตกชุกในช่วงเวลาดังกล่าว พื้นที่นี้ได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือน้อย เนื่องจากมีเทือกเขาสูงทอดตัวในแนวเหนือ – ใต้ เป็นแนวกั้นทำให้ลมมีกำลังอ่อนลง อย่างไรก็ตามในช่วงเดือนพฤศจิกายน ซึ่งลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือมีกำลังแรง ก็สามารถส่งผลให้เกิดฝนตกได้บ้างแต่มีปริมาณไม่มากนัก ในช่วงเดือนธันวาคมถึงเดือนเมษายน เป็นช่วงฤดูแล้ง ท้องฟ้ามีเมฆปกคลุมน้อยลง อุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้น ขณะที่ปริมาณฝนจะมีน้อย