Hedensted Kommune ligger ud mod Kattegat i det bakkede landskab øst for Den Jyske Højderyg. Når vinden kommer fra vest, opstår der skyer og nedbør over højderyggen, hvilket tørrer luften noget ud, inden den rammer den østlige del af Hedensted Kommune. Den vestlige del af kommunen ved Tørring og Hjortsvang får derfor mest nedbør, mens Kattegatkysten får mindst. Ved kraftig regn og skybrud vil det bakkede landskab lede vandet ned i dalene, hvor det kan give store oversvømmelser. I maj hører Hedensted Kommune til blandt landets ti vådeste.
Havet dæmper temperaturvariationen i kommunens kystnære områder. Desuden kan havgus om foråret danne tåge i kystområderne. Også langs Gudenå, som gennemstrømmer kommunen i vest, kan dis og tåge være fremherskende i især vinter- og forårsmånederne. Om vinteren kan det blive ganske koldt i dalstrøgene. Samlet set hører Hedensted til i den koldeste tredjedel af alle landets kommuner, om end årsmiddeltemperaturen ligger tæt på landsgennemsnittet.
Kommunen er forholdsvis solfattig, og antallet af solskinstimer ligger under landsgennemsnittet. Især forårsmånederne er solfattige.
