南海處在亞洲大陸南部的熱帶和亞熱帶區域，與其他海區比較，其特點是熱帶海洋性氣候顯著，春秋短，夏季長，冬無冰雪，四季溫和，空氣溼潤，雨量充沛。特別是中部和南部海區，終年高溫高溼，長夏無冬，季節變化很小。

南海和南海諸島全部在北迴歸線以南，接近赤道，屬赤道帶、熱帶海洋性季風氣候。特徵是終年高溫，雨量充沛，季風明顯，南海諸島在夏秋兩季還常受颱風影響。這些颱風七成來自菲律賓以東的西太平洋麵和加羅林群島附近洋麵，三成源自南海的西沙群島和中沙群島附近海面。進入南海的颱風對南海諸島的影響非常巨大。颱風風力狂虐，裹挾暴雨，掀起巨浪，往往對海上航運、海上生產和海島建設造成一定的災害。但是，颱風也有其有利的一面，它使南海諸島、海南島以及中國東南大部分地區上空形成豐沛的降水過程，對解除乾旱或緩解旱象起很大作用。

南海的氣候特點可概括為；季風明顯，熱量豐富，雨量充沛，雨熱同季，乾溼分明，日照偏少，夏長冬短，春陰寡照。境內累計年平均氣溫為22.4℃，全年0℃以上的積溫平均為8067℃，年際變化在7700℃～8500℃之間。最冷月1月氣溫不低，平均氣溫為14.0℃。夏季時間長，冬季時間短。以候（每五天為一候）平均氣溫統計，南海區的夏天始於4月16日，持續至10月25日，長達6個多月，多年平均為193天。最長為1998年“夏”，從3月26日持續至11月20日，長達240天，為有氣象記錄的40多年中最長的一個夏天。南海區的冬天平均每年只有10.3天，平均出現日期為1月21～30日，有將近兩成的年份為無冬年。

受季風氣候影響，境內雨量豐富但季節變化顯著，冬季風控制大陸時，雨量顯著減少，空氣乾燥；在夏季風偏弱的年份，秋、冬可能出現乾旱。全年主要降雨量出現在4～9月，稱為“汛期”。汛期的平均雨量為1305.9毫米，佔全年總雨量的79%。10月至次年3月為“乾季”，平均降雨量為335.5毫米，佔全年雨量的21%。3月份雖然陰雨較多但雨量不大，平均降雨量為83.5毫米，只佔全年總雨量的5%。南海區處在華南低緯地帶，雖然日照較強，但全年雲量較多，總日照並不豐裕，尤其是春季，經常低雲密佈，雨霧頻頻。日照時數偏少，南海境內年日照只有1666.4小時，最少日照的1997年全年日照只有1170.9小時。日照百分率（實照時數與可照時數之比為）低，南海境內年日照百分率為40%。