Il clima delle Cinque Terre è mite, favorito dalla catena montuosa che ripara dai venti settentrionali. Il Mar Ligure mitiga d'inverno il freddo, dando così luogo a escursioni termiche poco rilevanti. Le temperature medie estive raggiungono i 30 gradi. Le piogge sono generalmente di breve durata, ma frequenti nella stagione autunnale e primaverile.
La stazione meteorologica di Isola di Palmaria è la stazione meteorologica di riferimento per il servizio meteorologico dell'Aeronautica Militare e per l'organizzazione meteorologica mondiale relativa all'isola di Palmaria.