En el PNCA se registran dos estaciones claramente definidas: la estación seca (de mayo a noviembre) y la estación húmeda o lluviosa (de diciembre a abril). Los registros indican que las lluvias en general disminuyen de norte a sur y de este a oeste.
Su ubicación ecuatorial, la influencia de las corrientes marinas y la baja altura de los andes en la zona norte del país, condicionan el clima de la zona que puede ser definido como transicional entre el desértico de la costa peruana y el tropical sub-húmedo de Ecuador.
La temperatura media anual fluctúa entre los 23º y 26 º C y la precipitación media anual es de 500 mm en el Bosque Seco Ecuatorial y de 1,450 mm en el Bosque Tropical del Pacífico.