Климат территории устойчиво влажный и прохладный, со слабо выраженной 50-летней составляющей колебания температуры и осадков. В общем, тенденция глобального потепления в последние 40 лет хорошо выражена, хотя амплитуда колебания температуры и осадков не привела к кардинальным изменениям растительности и форм хозяйственного использования ландшафта. В целом же на западе Тверской области можно выделить четыре климатических региона с различными соотношениями тепла и влаги и погодными условиями весны. В среднем можно считать, что все представления о течении природных процессов, полученные на основе данных заповедника, справедливы для территории с радиусом в 50–60 км. По климатическому районированию Центрально-Лесной заповедник расположен в переходной полосе между западноевропейским и восточноевропейским районами континентальной области умеренного климата. В этой зоне преобладают воздушные потоки атлантического происхождения, но часты вторжения с севера холодных арктических воздушных масс. Средняя многолетняя температура 3,6°, абсолютный максимум 38°, абсолютный минимум —48°. За год выпадает в среднем 700 мм осадков, причем большая часть — в теплый период года. Однако, количество выпадаемой влаги существенно превышает суммарное испарение, вследствие чего территория характеризуется положительным балансом влаги (гидротермический коэффициент –1,62; летом может снижаться до 0,5-0,9). Средняя относительная влажность воздуха равна 80%. В розе ветров преобладают ветры южных направлений, средняя многолетняя приземная скорость ветра составляет 3,2 м/сек, величина ее сглажена локальными геоморфологическими условиями. Преобладают дни с переменной и сплошной облачностью. Время солнечного сияния составляет в среднем за год 1170 часов или 45% общего числа возможных часов открытого солнца для данной широты (2680 часов).
Безморозный период в заповеднике длится в среднем 114 дней, в разные годы от 92 до 129 (в 1995 г.) дней. Устойчивый снежный покров образуется в начале третьей декады ноября, а разрушается во второй декаде апреля, однако безморозный период наступает в третьей декаде мая (по среднемноголетним данным – 21 мая). Для весеннего периода харак¬терны ветры юго-восточного направления. Облачность в этот период минимальна. Летом погода относительно устойчива, хотя иногда могут быть заморозки даже в конце мая – начале июня. За лето выпадает значительное количество осадков, главным образом в виде ливней с грозами. Средняя месячная температура самого теплого месяца, июля+16°. Осенний период более продолжительный и теплый, чем весенний. Спад температуры более плавный, чем нарастание весной. В начале сентября проявляются ночные заморозки (в среднем 12 сентября), но иногда и в конце августа. Зима начинается в начале третьей декады ноября, когда устанавливается устойчивый снежный покров. Зимний период характеризуется умеренными морозами. Средняя температура января около -10°С. Зима является самым неустойчивым по колебаниям воздуха сезоном. Среднемесячная температура может колебаться по годам от -1 до -26 °С.
