На всей территории парка климат умеренно-холодный, близкий к континентальному, с продолжительной многоснежной зимой и коротким прохладным летом с частыми обильными осадками. Основную роль в его формировании играет арктическое влияние. Суровость климата и его резкая континентальность обусловлена широтным положением национального парка и наличием горных хребтов меридионального направления, вдоль которых с севера на юг проникают холодные арктические массы воздуха. Изменения в циркуляции воздушных масс влекут за собой значительные колебания погодных явлений: суровые и малоснежные зимы сменяются более мягкими с оттепелями и обильными снегопадами, а прохладные и дождливые летние сезоны чередуются с жаркими и относительно сухими.

Продолжительность вегетационного периода на равнине около 80, а в горах - 60 дней. Часто наблюдаются резкие перепады суточных температур, особенно в горной части парка.

• Уровень водности рек зависит от зимних и летних осадков. Более половины годового стока обеспечивает снеговое питание, на втором месте (25-35%) дождевые осадки, наименьший удельный вес имеет питание подземными водами. Весенние паводки обусловлены снеготаянием, летние – дождевыми осадками, наиболее низкая водность наблюдается зимой. Для всей территории характерно превышение уровня выпадающих осадков над испарением.

• В связи с большой протяженностью парка в широтном направлении и разнообразием в нем форм рельефа температурный режим в разных его частях обнаруживает существенные различия. Среднемесячная температура самого холодного месяца января на юге достигает -18, на севере – -21°С. Зимний температурный минимум равен 55°С.

• Зима продолжается с октября до середины апреля, в высокогорьях несколько дольше. Для зимнего периода характерны сильные ветры, скорость которых достигает иногда 40-50 м/сек. Оттепели начинаются в марте и сопровождаются резкими колебаниями суточных температур: ночью воздух охлаждается до –30°С, днем нагревается до +10°С. В солнечные дни наблюдаются температурные аномалии, когда на высокогорных участках температура воздуха бывает выше, чем на плато и равнине.

Лето начинается в бассейне р. Подчерем в середине июня, на р. Кожим – в конце этого же месяца и продолжается от 60 до 75 дней. В высокогорьях наблюдаются более поздние сроки наступления лета. Безморозный период составляет от 60 до 80 дней. Суточные перепады температур в горных условиях весьма существенны: днем +20°С, ночью возможно падение до 0°С. Среднемесячная температура самого теплого месяца – июля на Приполярном Урале и в его предгорьях составляет +10, +12°С, в южной части парка она выше: +12, +16°С. В целом лето характеризуется прохладной, неустойчивой погодой с частыми возвратами холодов и ночными заморозками, снижением атмосферных процессов.

• Продолжительность осени составляет 50-60 дней, в северной части резервата и в высокогорьях она наступает значительно раньше.