O Clima é definido pelo conjunto de fenômenos meteorológicos, como a chuva, a temperatura, a pressão atmosférica, a umidade do ar e os ventos que caracterizam uma região. Dessa forma, o clima de um local só é caracterizado após vários anos de observações.

O Clima tem grande influência na ocorrência das espécies e em sua caracterização. Dessa forma, considerando a extensa área da Caatinga, pode se considerar que, sob o aspecto de clima e de relevo, há pouca diversidade. O relevo é, em geral, plano, mas define alguns locais com maiores altitudes, e, consequentemente, microclimas específicos que podem estar associados à ocorrência de espécies de caatinga de porte mais elevado, de maior densidade foliar, etc.. Além disso, a proximidade com o oceano, em alguns locais, resulta na influência das frentes frias e maiores índices pluviométricos e, consequentemente, também influem na ocorrência das espécies que compõem o Bioma.

O clima da região de ocorrência da Caatinga, de acordo com a classificação de Koppen, é semiárido e quando comparado a outras formações brasileiras, apresenta muitas características extremas dentre as quais estão: a mais alta radiação solar, baixa nebulosidade, a mais alta temperatura média anual, as mais baixas taxas de umidade relativa, elevados índices de evapotranspiração potencial e, sobretudo, baixos níveis de precipitação pluviométrica.