Kommunens lange kyst ud mod hhv. Storebælt og Sejerø Bugt betyder, at klimaet i høj grad er påvirket af havet. Det fører bl.a. til forholdsvis lune vintre og tilsvarende kølige somre. Mens havet dæmper temperaturvariationen, rummer kommunen også sandede områder i øst, hvor temperaturudsvingene er større. For året som helhed ligger temperaturen en smule over landsgennemsnittet.
Klimatisk er Storebæltsregionen meget tør, hvilket også gælder for Kalundborg, der hører til blandt landets ti tørreste kommuner. Særlig tør er kommunen i årets fem første måneder samt i november. En undtagelse er området omkring Skarresø og Tissø i øst, hvor det højere terræn giver flere skyer og mere nedbør.
Beskeden nedbør betyder også færre skyer, ligesom det kølige hav heller ikke bidrager til skydannelsen. Kalundborg Kommune er derfor meget solrig, og i fire måneder samt set over året ligger den oppe blandt landets ti solrigeste kommuner.
