บริเวณอุทยานแห่งชาติเขาแหลมหญ้า-หมู่เกาะเสม็ด มีฝนตกโดยเฉลี่ยทั้งปีประมาณ 1,500 มิลลิเมตร ช่วงมรสุมอยู่ในระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงเดือนกันยายน จะมีคลื่นลมแรงมาก ออกทะเลไปเที่ยวเกาะต่างๆ ไม่ได้เป็นบางครั้ง เฉลี่ยแล้วในรอบ 1 เดือน จะมีคลื่นลมแรงประมาณ 15 วัน และระหว่างเดือนธันวาคมถึงเดือนมีนาคม ในบางวันอาจจะมีลมมรสุมและฝนตกหนักออกทะเลไม่ได้เช่นกัน อุณหภูมิโดยเฉลี่ยประมาณ 29 องศาเซลเซียส อากาศร้อนที่สุดอยู่ในระหว่างเดือนมีนาคมถึงเดือนมิถุนายน และระหว่างเดือนพฤศจิกายนถึงเดือนมกราคม เป็นช่วงที่มีอากาศเย็นที่สุด