Det store skovareal, det kuperede terræn og beliggenheden i Østersøen har stor betydning for klimaet på Bornholm. Om foråret er Østersøen stadig kold, og i april og maj er Bornholm en af landets koldeste egne. Til gengæld holder havet længe på sommervarmen, og fra august til december ligger Bornholm oppe blandt landets ti varmeste kommuner. Samlet set giver det en årsmiddeltemperatur, som ligger tæt på landsgennemsnittet.
Nedbøren påvirkes af havet samt det kuperede terræn, der bidrager til bygedannelsen. Der falder således også mest nedbør over Almindingen i øens kuperede midte. Om vinteren kan kold luft fra øst danne snebyger over den relativt lune Østersø, hvilket visse år medfører et kraftigt snefald på øen. Om foråret og i den tidlige sommer er Østersøen derimod kold, og nedbørsmængderne tilsvarende små.
Bornholms Regionskommune hører til landets solrigeste kommuner, kun overgået af Læsø og Samsø Kommuner. Fra maj til september er den faktisk landets solrigeste, men fra november til januar medfører den lune Østersø, at der dannes så mange skyer, at Bornholm i disse måneder er landets solfattigste kommune.
