Norddjurs Kommunes lange kystlinje betyder, at variationen i temperatur er forholdsvis lille, da den dæmpes af det nærliggende hav. Samtidig holder havet temperaturen så langt nede, at Norddjurs ryger ned i den koldeste tredjedel blandt landets kommuner. De højeste temperaturer nås i de sandede områder et stykke fra kysten. Med sin fugtige overflade giver Kolindsund på grænsen til Syddjurs Kommune derimod en del tåge og lavere temperaturer.
Den meste nedbør kommer vestfra. På sin vej hen over den jyske højderyg tørrer luften dog ud, så Norddjurs kommer til at ligge i den tørreste tredjedel af landets kommuner. I november og december ligger den samtidig blandt landets ti tørreste kommuner.
Det tørre klima resulterer i megen sol. Selv om ingen måneder når op blandt de ti solrigeste, placerer kommunen sig trods alt i den solrigeste tredjedel. I perioder med stærk nordvestenvind kan lævirkningen fra de norske fjelde nå helt ned til Norddjurs og give endnu flere solskinstimer.
På øen Anholt er det havet, som helt og holdent bestemmer klimaet. Generelt betyder det megen tørke og mange solskinstimer. Det skyldes især, at havet er koldt om sommeren, hvilket giver færre skyer og derfor få regnbyger. Havet betyder også, at temperaturvariationen er lille. På stille og solrige sommerdage kan det åbne, sandede landskab i Ørkenen dog give ganske høje temperaturer.