Mang đặc thù của khí hậu nhiệt đới gió mùa duyên hải Nam Trung Bộ với yếu tố địa hình sườn Đông Trường Sơn chi phối, đặc điểm khí hậu của xã được thể hiện rõ theo 2 mùa: mùa khô từ tháng 2 đến tháng 7 và mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 1 năm sau.

Nhiệt độ

Với tổng tích ôn hàng năm 9000-9500oC, số giờ nắng trung bình trong cả năm là 2343 giờ (từ tháng 4-7 trung bình 260-270 giờ/tháng và tháng 10 đến tháng 2 năm sau từ 120-180 giờ/tháng) cho thấy Bình Sơn có nền nhiệt độ tương đối cao. Nhiệt độ bình quân hàng năm: 25,7oC, nhiệt độ tối cao 41,0oC, nhiệt độ tối thấp 12,4oC.

Lượng mưa

Tổng lượng mưa bình quân năm tương đối lớn (2301mm), nhưng phân bố không đều theo các tháng trong năm; tập trung ở các tháng 10, 11 với lượng mưa bình quân 400–500 mm/tháng, chiếm tới 48% lượng mưa cả năm. Các tháng 2, 3 và 4 có lượng mưa thấp nhất, trung bình chỉ vào khoảng từ 60–70 mm/tháng.