Місце розташування Національного природного парку «Джарилгацький» відноситься до південно-східної кліматичної області України, яка характеризується переважанням східних і північно-східних вітрів, відносно низькою вологістю повітря, малою хмарністю, незначною кількістю опадів і порівняно великими добовими і річними амплітудами коливання температури повітря. Ці основні ознаки надають клімату території рис посушливості і континентальності.
Загалом територія Парку розташована в континентальній області помірного кліматичного поясу і характеризується помірно-континентальним кліматом з м’якою малосніжною зимою та жарким посушливим літом. Основні риси такого клімату формуються під впливом загальних та місцевих кліматоутворюючих факторів, головними з яких є величина сонячної радіації, атмосферна циркуляція та характер підстилаючої поверхні. Особливості клімату визначаються й такими додатковими факторами кліматоутворення, як вплив Чорного моря та характер рельєфу.
Особливістю території є її клімат, який обумовлений географічним розташуванням території в межах Чорноморського узбережжя українського степу та характеризується великою кількістю світла та тепла. Клімат зони відповідає клімату півдня Східної Європи і характеризується як помірно-континентальний.
На клімат о. Джарилгач великий вплив мають близькість моря, рівнинний рельєф острова і материкового узбережжя, порівняно велика швидкість вітрів.
Весна коротка (1-1,5 місяці), характеризується швидким наростанням температури повітря. Останні весняні заморозки спостерігаються зазвичай в першій половині квітня, рідко – наприкінці березня або на початку травня. Літо спекотне, посушливе, триває близько 5 місяців. Осінь триває 3-3,5 місяці і характеризується збільшенням хмарності і числа днів з опадами. Звичайними є повернення тепла з ясною тихою погодою. Ранні осінні заморозки проявляються в першій декаді жовтня, найпізніші – на початку грудня. Зима коротка (2-2,5 місяці), м’яка, з частими тривалими відлигами. Нерухомий лід у Джарилгацькій затоці встановлюється лише в найхолодніші зими. Плавучий лід з’являється щорічно, але тримається 5-30 днів, в окремі роки – лише 1-2 дні.
Так середньорічна температура повітря за чотири останні десятиліття склала 10,24°С. Найбільш холодними місяцями року є січень і лютий, найжаркішими – липень і серпень із відповідними середньомісячними температурами січня -2,6С і липня +22,9С. Штильова погода є великою рідкістю. Більш-менш тривалий (1-2 тижні) період штилів зазвичай припадає на першу половину серпня. Однак і в цей час до середини дня зазвичай піднімається слабкий вітер. У середньому за рік відзначається 30 днів з вітрами швидкістю до 3 м/с; абсолютно штильові дні за період з 1959 по 1998 рр. відзначалися всього 15 разів. Більшу частину року відзначаються вітри швидкістю 6-12 м/с ( в середньому – 223 дні на рік). Суховії бувають щорічно, дуже сильні – раз на 5 років. Для літнього періоду характерні бризи.
Напрям переважаючих сильних вітрів суттєво залежить від сезону. Так, з березня по липень переважають вітри південного напрямку, з липня по серпень – північного, а з серпня по грудень – північно-східного. Слід відзначити той факт, що вітри зі швидкістю 10-15 м/с майже рівнозначні за всіма напрямами, в той час як зі швидкістю 16-20 м/с і більше різко виділяються північно-східні і східні. Вони повторюються в 4-5 разів частіше вітрів південно-східного та південного напрямків і в 2-5 разів частіше вітрів інших напрямків. У холодний період року безперервна тривалість сильних вітрів в 2-5 разів більше, ніж у літній час.
Істотний вплив на стан мілководних екосистем Ягорлицької, Тендрівскої і Джарилгацької заток здійснюють аномально холодні зими. Вони повторюються в середньому 1 раз в 9-13 років (1941-1942, 1953-1954, 1962-1963, 1971-1972, 1984-1985 рр.). Ряд метеорологічних аномалій були відзначені наприкінці 80-х – на початку 90-х рр. 20 ст. Так, протягом тривалого періоду в квітні – вересні значно переважали вітри західних румбів. Виняток становили лише 1963, 1972 і 1981 рр. (інтервал близько 10 років). У другій половині 80-х рр. відчутно зросла роль східних (особливо північно-східних) вітрів. У 1988 і 1989 рр. переважання вітрів західної половини горизонту було вже незначним, а в 1991-1992 рр. стали переважати вітри східної половини горизонту. Перебудова вітрової картини і викликаний нею перерозподіл водних мас спричинили суттєві екологічні зміни в прибережній зоні північно-західної частини Чорного моря. Інтенсифікувалася штормова діяльність. За період з 1973 р. повторюваність свіжих вітрів (швидкістю понад 10 м/с) становила в середньому 20,5 %. У 1992 р. вона склала 37,5 % , в 1993 – 34,8 % , а в 1994 – 30,7 %.
Кліматична характеристика сезонів. Початок і кінець сезонів у районі не співпадає із звичайним календарним поділом. Початок кожного сезону визначається характером погодних умов, а перехід від сезону до сезону відбувається поступово.
Весна в районі рання і відносно недовга. Кліматичний режим весни визначається не тільки циркуляційними, але вже й радіаційними умовами. Характерною рисою цього періоду є зростання сум сонячної радіації, викликаної значним збільшенням висоти сонця над горизонтом, і кількості годин сонячного сяяння. Усе це відбувається з появою погод теплого періоду. Середня багаторічна дата переходу температури через 0С – 2 березня. Однак, майже весь березень ще холодний і перехід температури через 50С відмічається лише до 31 березня.
Район Скадовського узбережжя в силу географічного положення доступний впливу повітряних мас різноманітного походження. У весняний період головними повітряними масами є тепле повітря помірних широт і рідше – арктичне повітря континенту, що викликають контрасти, знижуючи температуру повітря в окремі дні до -10С і підвищує її до 25С. Останні приморозки згідно з даними багаторічних спостережень у м. Скадовську відмічаються у першій декаді квітня (Природа Херсонської області, 1998).
Літо триває з початку травня до кінця вересня. У літній період характерні стійкі сонячні, спекотні і сухі погоди з максимальною температурою повітря в окремі дні до 30-35С, середня температура червня – 22,9С, максимальна – 30С, мінімальна – 90С. Вологість у літній період досягає мінімуму в червні-липні, коли вона складає 61-65%. Це зменшує, у свою чергу, процент повтору температурних й дощових погод у літній період. Мінімум їх відзначається у липні-серпні (лише 15%). Літні опади носять, як правило, зливовий характер і супроводжуються грозами, максимум яких припадає на червень-липень, і згідно даних багаторічних спостережень дорівнює 5-6 дням на місяць. У середині вересня відбувається зменшення кількості годин сонячного сяяння і полуденної висоти сонця, що супроводжує зменшення сумарної сонячної радіації. Це є однією з характерних рис переходу від літнього кліматичного режиму до осіннього.
Осінь у районі звичайно тривала, тепла і суха. Початок осені ще характеризується перевагою сонячної помірно вологої погоди.
Циркуляційні процеси активізуються, що робить погоду восени менш стійкою, але все ж таки на фоні загальної зміни класів погод відмічаються такі контрастні погоди, як сонячна, помірно волога і дощова, які утримуються протягом 8-10 днів. Пізньої осені в період короткочасного установлення тепла максимальної температури повітря може досягнути 20С, тоді як холодні вторгнення знижують температуру в окремих випадках до -80С. Останні сприяють утворенню погоди з переходом температури повітря через 00С. Повторення її поступово збільшується і вже в листопаді складає 40 %.
Зима починається на початку грудня. Вона тут помірно м’яка, середня температура найбільш холодного місяця (січня) -2,6С, мінімальна -28С, максимальна +23С. Переважними погодами в зимовий період є погоди з відлигою, помірно морозні. Кількість опадів взимку невелика, середньомісячна їх кількість для зимових місяців 21-30 мм. Перша поява снігу помічена у вересні, а остання у квітні. Сніговий покрив нестійкий, товщина його не перевищує 2-5 см.