Nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, Hà Tĩnh là tỉnh chịu ảnh hưởng lớn của khí hậu chuyển tiếp của miền Bắc và miền Nam, với đặc trưng khí hậu nhiệt đới điển hình của miền Nam và có một mùa đông giá lạnh của miền Bắc, nên thời tiết, khí hậu ở Hà Tĩnh rất khắc nghiệt. Hàng năm, Hà Tĩnh có hai mùa rõ rệt: 

- Mùa mưa:

            Mưa trung bình hằng năm từ 2500 mm đến 2650 mm. Mùa mưa từ tháng 3 đến tháng 10, lượng mưa chiếm 75% tổng lượng mưa cả năm.

- Mùa hè:

            Từ tháng 4 đến tháng 10,  đây là mùa nắng gắt, có gió Tây Nam (thổi từ Lào) khô, nóng, lượng bốc hơi lớn nhất là từ tháng 05 đến tháng 08. Nhiệt độ trung bình thàng từ 24,70C (tháng 4) đến 32,90 (tháng 6). Nhiệt độ cao nhất có thể lên đến 38,5 - 400C.

Trong 5 năm qua (2011 - 2015), khí hậu Hà Tĩnh có những diễn biến phức tạp hơn so với giai đoạn 2006 - 2010. Sự phức tạp của thời tiết, khí hậu được thể hiện trên nhiều đặc trưng :

* Về nhiệt độ: Nền nhiệt độ có xu thế tăng lên rõ rệt, kể từ năm 1959 đến năm 2010 nhiệt độ trung bình năm tại khu vực Hà Tĩnh tăng lên khoảng ≈ 1,00C. Nhìn chung, nhiệt độ mùa Hè tăng nhanh hơn mùa Đông, những năm gần đây (2011 - 2014) nhiệt độ trung bình tăng lên so với thập kỷ 2001 - 2010 khoảng 0,30C.

* Về lượng mưa: Xu thế biến đổi lượng mưa trung bình năm trên địa bàn tỉnh khá rõ rệt theo các thời kỳ và các vùng khác nhau. Lượng mưa trung bình (2011 - 2014) so với thời kỳ (1959 - 2010) hầu khắp các khu vực thiếu hụt (3 - 7%). Lượng mưa trung bình giai đoạn 2006 - 2010 là 182,4 mm, trong khi đó lượng mưa trung bình giai đoạn 2011 - 2015 là 191,9 mm.

Ngoài ra còn có sự thay đổi đáng kể về độ ẩm, lượng bốc hơi...và sự xuất hiện bất thường với tần suất dày hơn, cường độ mạnh hơn, di chuyển phức tạp của các cơn bão, áp thấp nhiệt đới do tác động của sự biến đổi khí hậu.