Климатът в Природен парк „Странджа” се формира под континентално влияние от запад и север, черноморско от изток и средиземноморско влияние от юг.

Близостта до големите басейни на Черно, Мраморно и Егейско море осезателно смекчава преходно-средиземноморския климат на Парка и съчетава умерените средногодишни температури с висока въздушна влажност. По Черноморското крайбрежие на Природния парк „Странджа” се отчитат най-високите стойности на слънчевото греене за страната (57 ккал/см²/г.). Мъгливите дни по билните части на планината са от най-редките за България, но за долините на реките Велека и Резовска са типично явление, особено през топлото полугодие.

Във вътрешна Странджа валежите са по-високи, със специфично разпределение по месеци, по-осезателно се чувства влиянието на студените североизточни ветрове, а отделни участъци са характерни с чести мъгли. Поради липса на ефикасна защита за студените нахлувания от север и северозапад в планината се явяват и доста резки застудявания.

Вътрешно-климатичните различия в границите на Парка определят подялбата на четири растително-климатични области.