- Nhiệt độ trung bình năm 22,4 - 23,3⁰C, nhiệt độ trung bình cao nhất từ 30 - 34⁰C, nhiệt độ trung bình thấp nhất vào mùa đông xuống đến 5 - 15⁰C. Biên độ nhiệt độ ngày đêm tương đối lớn từ 10 - 12⁰C.

- Lượng mưa năm khá cao nhưng không đều, mưa trung bình 3.120 mm/năm; năm có lượng mưa lớn nhất đạt 3.830 mm, năm có lượng mưa nhỏ nhất 2.015 mm.

* Mùa mưa nhiều: Kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, lượng mưa tập trung chiếm 93% tổng lượng mưa năm, tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng 6 (810mm).

* Mùa mưa ít: Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa nhỏ chỉ chiếm 7% lượng mưa cả năm, tháng có lượng mưa ít nhất là tháng 10 (1,9 mm).

- Huyện có 2 hướng gió chính là gió Đông – Bắc và Đông - Nam:

* Gió mùa Đông Bắc: Từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, thịnh hành là gió Bắc và gió Đông Bắc, tốc độ gió từ 2 – 4m/s. Gió mùa Đông Bắc tràn về theo đợt, mỗi đợt kéo dài từ 3-5 ngày, tốc độ gió trong những đợt gió mùa Đông Bắc đạt tới cấp 5, cấp 6. Đặc biệt gió mùa Đông Bắc tràn về thường lạnh, giá rét, ảnh hưởng đến mùa màng, gia súc và sức khỏe con người.

* Gió Đông Nam: Thịnh hành từ tháng 5 đến tháng 9 là gió Nam và Đông Nam, gió thổi từ biển vào mang theo hơi nước tạo nên không khí mát mẻ, tốc độ gió trung bình từ 2 - 4m/s.

- Bão: Hải Hà là huyện ven biển nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão đổ bộ từ biển vào. Bão thường xuất hiện vào tháng 6 đến tháng 10, tốc độ gió từ 20 - 40m/s, bão thường kèm theo mưa nhiều gây thiệt hại lớn cho sản xuất và đời sống nhân dân.

- Sương muối: Về mùa đông ở những vùng núi cao khi nhiệt độ xuống quá thấp sẽ xuất hiện sương muối gây thiệt hại trực tiếp đến hoa màu và một số loại cây trồng. Sương muối thường xuất hiện vào tháng 11, tháng 2 và kéo dài mỗi đợt 1 – 3 ngày.