El clima de Cantabria goza del efecto moderador de la Corriente del Golfo. Tanto la costa como la montaña comparten un clima atlántico húmedo, con abundantes y persistentes precipitaciones a lo largo del año — entre los 1.000 y 1.200 mm. Este último es el rasgo más constante dentro de Cantabria.

Las temperaturas en la región no suelan superar valores máximos de 30ºC con medias que se mantienen por debajo de los 20ºC. El espectro de temperaturas se sitúa entre los 8 y los 15ºC.

Las tierras bajas disfrutan de un clima templado con temperaturas estables a lo largo del año. Los inviernos no suelen ser excesivamente fríos y es raro que desciendan a valores negativos, teniendo unas medias de 10ºC. Del mismo modo durante el estío estas no suelen sobrepasar los 30ºC, estando por lo regular próximas a los 20ºC.

En el interior la suavidad térmica desaparece, habiendo un mayor contraste entre el invierno y el verano en función de la altitud y las condiciones locales. Así, en los valles altos es frecuente tener temperaturas de -5ºC en invierno. Hay dos, tres y hasta cuatro meses de heladas seguras. Esto hace que en las partes más altas del sector más montañoso de la región (1200msnm en adelante) buena parte de las precipitaciones son en forma de nieve entre los meses de marzo y octubre, siendo ya un clima de montaña.

Más al sur, en el valle del Ebro, el clima pasa a ser mediterráneo extremo y las precipitaciones desciende aún más, situándose en los 800 mm anuales. Los inviernos son fríos y largos, con heladas frecuentes. El verano es seco y cálido pero no extremado (la media de las temperaturas máximas diarias del mes de agosto, el más cálido, no superan los 30ºC). Debido al Embalse del Ebro en invierno son frecuentes las nieblas.