Una de las características más notables del medio natural alavés es su gran diversidad climática en un territorio tan reducido. Por ello más que hablar del clima de Álava conviene hablar de los climas de Álava. La localización geográfica del territorio y las formas de su relieve son los grandes factores que explican sus caracteres climáticos. Por su latitud Álava se encuentra en la zona templada de la tierra y en la fachada occidental del continente europeo. Por ello se inserta en la banda de vientos del oeste que arrastran la humedad del Atlántico hacia Europa y las depresiones propias de las latitudes templadas, a la vez que influyen en el atemperamiento térmico. El bamboleo estacional de los centros de acción que mayor incidencia tienen en este territorio, la franja depresionaria del norte y el anticiclón de las Azores al sur, está en la base del predominio de unos tipos de tiempo sobre otros según la época del año. Su posición no costera pero muy cercana al océano y en particular al Golfo de Bizkaia (desde el centro de la provincia hasta el mar no hay más de 60 km. en línea recta) es responsable de que la influencia marina sea determinante. Aunque esa situación interior también influye en ciertos rasgos de continentalización térmica. Por otro lado su ubicación en la Península Ibérica repercute de una triple manera. En primer lugar provoca un efecto de desecamiento en las masas oceánicas que llegan con flujos del sur y del sudoeste las cuales han tenido que atravesar gran parte de las tierras peninsulares antes de llegar a Álava. En segundo lugar la influencia de la borrasca térmica estival es en parte responsable de muchos procesos tormentosos en esa época del año. Y por último el efecto succión que ejerce el valle del Ebro con situaciones del norte incrementa la nubosidad y las precipitaciones en tales circunstancias. Pero la variedad climática en un espacio tan reducido se explica por la disposición del relieve. Las sucesivas alineaciones montañosas dispuestas de este a oeste actúan como pantallas climáticas que frenan la humedad atlántica y perfilan una transición del clima desde el norte atlántico al sur mediterráneo. Estas sierras acrecientan la pluviosidad en sus vertientes norte y la disminuyen en los carasoles. La topografía local, como las formas de cubeta de muchos valles, como por ejemplo la Llanada, también influye en determinadas situaciones como la frecuencia de inversiones térmicas o nieblas.
De norte a sur se produce una gradación y amplias franjas de interconexiones de difícil asignación a un tipo climático determinado. Son cuatro las variedades climáticas que se detectan.
Clima atlántico
Este tipo de clima se da en los valles que vierten hacia el Golfo de Bizkaia, es decir en la comarca Cantábrica Alavesa y en el valle de Aramaio, además de algunas cabeceras de ríos mediterráneos. Se caracteriza por humedad abundante y elevadas precipitaciones bien repartidas a lo largo del año y por la suavidad térmica que se traduce en veranos poco calurosos e inviernos templados. Debido a que estas comarcas septentrionales se localizan en el extremo sur de la zona atlántica y algo alejadas del mar presentan algunas particularidades. Las precipitaciones son inferiores a las que se registran en el litoral. La media anual de los fondos de valle de la comarca Cantábrica ronda los 1.000 mm., cantidad que aumenta en Aramaio y en las montañas. Invierno y otoño son las estaciones más lluviosas, mientras que en verano asoma una cierta aridez aunque no puede hablarse de verano seco. La amplitud térmica anual, cercana a los 13ºC, también es superior a la costera, siendo menos de 6º la temperatura media del mes más frío y menos de 19º la del más cálido.
Los climas subatlántico y submediterráneo
Las comarcas centrales de Álava (Estribaciones del Gorbea, Llanada, Valles Occidentales y Montaña Alavesa) están enmarcadas por un clima atlántico al norte y otro mediterráneo al sur. Ello implica que sus variedades climáticas posean rasgos atlánticos y mediterráneos a la vez.
No resulta fácil trazar los límites de ambas variedades ya que existen numerosas áreas de indefinición en las que se entremezclan caracteres de una y otra. La variedad subatlántica, en la que la influencia del clima oceánico es superior a la del mediterráneo, se extiende por las comarcas situadas entre la divisoria cantábrico-mediterránea y las Sierras Centrales, además de la práctica totalidad de la mitad oriental del sector comprendido entre esas sierras y la de Cantabria que de forma aproximada coincide con la Montaña Alavesa, excepto la depresión de Santa Cruz de Campezo que cabe ubicarla dentro del dominio de la variedad submediterránea. Esta cubre el resto del territorio central alavés, es decir las cuencas del Ayuda y Omecillo y las cuencas bajas del Zadorra y el Bayas.
Sus características generales son intermedias entre las atlánticas y las mediterráneas. Llueve menos que en el norte pero más que en el sur, la sequía estival aparece ya con claridad y se registra una continentalización térmica apreciable. Las precipitaciones en la Llanada oscilan entre los 800 y 900 mm., mientras que en Treviño no alcanzarán los 800. Más al sur sin embargo, en las tierras colindantes con las laderas septentrionales de la sierra de Cantabria el volumen pluviométrico vuelve a incrementarse hasta cantidades superiores a los 900 mm. La sequía estival, propia de ambientes mediterraneizados, alcanza en mayor o menor grado a todas las comarcas centrales con una gradación norte-sur. En la Llanada ya existe un mes seco, julio, y casi agosto entra también en esta categoría. Más al sudoeste estos dos meses se pueden catalogar como secos. La época más lluviosa se concentra en el final del otoño y el invierno, con un máximo secundario muy marcado en abril. Por el régimen estacional pluviométrico la mayor parte de las tierras centrales de la provincia se emparentan con la dinámica atlántica, en particular durante el invierno, época en que se ven afectadas directamente por las depresiones atlánticas. Sin embargo las importantes lluvias de primavera y la aridez estival se relacionan con la influencia mediterránea. Otra característica es la escasa variabilidad interanual de la precipitación. La nieve es un meteoro frecuente en estas tierras altas. En la Llanada el número medio de días de nieve al año es superior a 16. La escasa insolación y la abundancia de nieblas también son aspectos destacables de su clima.
La altitud media y el alejamiento del mar provocan un efecto continentalizador en las temperaturas. Los veranos tienden a hacerse más cálidos y los inviernos son los más fríos de toda la provincia. La temperatura media del mes más frío es de 4-4,5ºC, y en torno a 19º la del mes más cálido. Esta temperatura media estival poco elevada oculta importante oscilaciones diurnas con días calurosos y noches frescas. Las heladas son frecuentes en invierno y habituales en primavera y otoño. En la Llanada los días de helada superan los 40. En olas de frío extraordinarias el termómetro ha llegado a descender de los -20ºC.
El clima mediterráneo del interior
Esta última variedad climática se localiza en la Rioja Alavesa. Las Sierras Meridionales (Toloño-Cantabria-Joar) representan una destacada función de frontera bioclimática. Estas sierras frenan la humedad atlántica en su vertiente de umbría y provoca un efecto foehn en las del mediodía. La precipitación desciende considerablemente. En el piedemonte de la sierra apenas se alcanzan los 600 mm., pero en las márgenes del Ebro se encuentran por debajo de los 500 e incluso de los 400 mm. El régimen pluviométrico muestra una clara componente mediterránea. Los períodos equinocciales son los más lluviosos con un máximo absoluto en primavera. La aridez estival se acentúa con al menos dos meses secos, julio y agosto. Su posición alejada del mar y su altitud todavía elevada, unos 500 m. de media, producen una apreciable continentalización de las temperaturas. El frío invernal, en torno a 5ºC el mes más frío, es superior al de los ambientes atlánticos pero inferior al de las comarcas centrales. Los veranos son los más calurosos de toda la provincia, con unos valores medios de 21-22ºC en el mes más caluroso, y también es más elevada la oscilación térmica anual, en torno a 16ºC.