受季風影響，黃海冬季寒冷而乾燥，夏季溫暖潮溼。10月至翌年3月，盛行偏北風，北部多為西北風，平均風速為6～7米/秒；南部多北風，平均風速為8～9米/秒。 常有冷空氣或寒潮入侵、強冷空氣能使黃海沿岸氣溫下降10～15℃。4月為季風交替季節，風向不穩定。5月，偏南季風開始出現。6～8月，盛行南到東南風，平均風速5～6米/秒。常受來自東海北上的颱風侵襲，大風主要隨颱風而產生。黃海海區6級（10.8～13.8米/秒）以上的大風，四季都有出現，但以冬季強度大，春季次數多。大風區多位於渤海海峽至山東半島頂端成山角一帶、千里巖和濟州島等附近海域。黃海平均氣溫1月最低，為-2～6℃，南北溫差達8℃；8月最高，平均氣溫全海區25～27℃。年平均降水量南部約1000毫米，北部為500毫米；6～8月為雨季，降水量可佔全年的一半。冬、春季和夏初，沿岸多海霧，尤以7月最多。黃海西部成山角至小麥島，北部大鹿島到大連，東部從鴨綠江口、江華灣到濟州島附近沿岸海域為多霧區。其中成山角年均霧日為83天，最多一年達96天，最長連續霧日有長達27天的記錄，有“霧窟”之稱。