Chí Linh nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ rệt, mùa khô hanh lạnh từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm. Nhiệt độ trung bình năm 23 °C; tháng có nhiệt độ thấp nhất là tháng 1 và tháng 2 (khoảng 10-12 °C); tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6 và tháng 7 (khoảng 37-38 °C). Lượng mưa trung bình hàng năm 1.463 mm, tổng tích ôn khoảng 8.2000, độ ẩm tương đối trung bình là 81,6%.

Do đặc điểm của địa hình, địa mạo(?) nên khí hậu Chí Linh được chia làm 2 vùng:

• Khí hậu vùng đồng bằng phía nam mang đặc điểm khí hậu như các vùng đồng bằng trong tỉnh.
• Khí hậu vùng chiếm diện tích phần lớn trong vùng, do vị trí địa lý và địa hình nên mùa đông ở đây lạnh hơn vùng khí hậu đồng bằng.