Delta Dunării se încadrează în spatiul cu climat temperat semiarid specific stepelor pontice. Spatiile acvatice plane si foarte întinse, acoperite în diferite grade cu vegetatie, întrerupte de insulele nisipoase ale câmpurile marine, alcătuiesc o suprafată activă specifică deltei si lagunelor adiacente, cu totul diferită de cea a stepelor pontice.

Această suprafată activă reactionează fată de radiatia totală receptionată si de circulatia generală a atmosferei rezultând un mozaic de microclimate. Radiatia totală variază între un minim de 3,5 Kcal/cmp înregistrat în lunile de iarnă si un maxim de 17 Kcl./cmp, in luna iulie. In functie de intesitatea activitătii centrilor barici principali se instalează conditii specifice de vreme : zile de iarnă blânde (când activează centrul baric nord-est european), zile de iarnă geroase, cu vânturi puternice (când actionează anticiclonii nord-atlantici), zile de vară calde si uscate (când actionază anticiclonii tropicali atlantici), zile de vară ploioase (când interactionează aerul din bazinul mediteranean cu cel rece din nord-vestul Europei).

Durata de strălucire a soarelui este mare, media multianuală fiind de 2250 ore, dar poate ajunge la 2600 ore în anii cu nebulozitate redusă. Temperatura se distribuie neuniform pe suprafata deltei.
Mediile multianuale indică cresterea temperaturii de la vest spre est. La nivelul vârfului deltei (Tulcea) temperatura medie multianuală este de 10,94 C, în delta fluvială (Gorgova), de 10,96 C, pe tărmul mării (Sulina), de 11,05 C, iar în largul Mării Negre (Platforma Gloria), de 11,86 C.

Amplitudinile medii zilnice reflectă diferentele mari datorate naturii suprafetei active : la Gorgova variază între un maxim de 9 C (în iulie) si un minim de 3,8 C (in decembrie), la Sulina între 2,8 C (în iulie) si 1,4 C (în noembrie), iar la statia Gloria între 2,3 C (în iulie) si 1 C (în decembrie si februarie). Sumele anuale ale temperaurilor medii zilnice efective se apropie de 1600 C. Umezeala aerului înregistrează cele mai mari valori de pe teritoriul României. Umezeala relativă a aerului variază iarna între 88 - 84% la Gorgova si 89 85% la Sulina si Sfântu Gheorghe, iar vara, între 69 - 71% la Gorgova si 77 - 80%, la Sulina si Sfântu Gheorghe. Precipitatiile sunt reduse cantitativ si scad de la vest spre est datorită efectului suprafetei active specifice deltei, precum si al Mării Negre. La intrarea în Delta Dunării (Tulcea) se înregistrează o cantitate medie multianulă a precipitatiilor de 450 mm, iar la Sulina, de 360mm. In cea ma mare parte a deltei cad între 350 si 400 mm ploaie, iar pe litoralul deltaic si cea mai mare parte a lagunelor, sub 350 mm.

Stratul de zăpadă este subtire si se mentine perioade scurte de timp, numai în iernile mai aspre.Asemenea situatii s-au petrecut în anii 1928-1929, 1953-1954, 1941-1942, 1984-1985, când apele mării lângă tărm au înghetat timp de 45 - 60 zile. Vânturile dominante bat din sectorul nordic alternativ cu sectorul sudic, cele mai intense accelerări de vânt înregistrându-se iarna si în sezoanele de tranzitie. Sezoanele sunt distribuite foarte neuniform în spatiul Deltei Dunării. La intrarea în deltă, la Tulcea, mediile pe 90 ani relevă că sunt 142 zile de vară si 60 zile de iarnă, iar primăverile au durată aproape egală cu toamnele. La Sulina aceleasi medii multianuale indică 145 zile de vară si numai 15 zile de iarnă, iar primăverile sunt mai lungi (122 zile) decât toamnele (83 zile).