Převážná část CHKO Slavkovský les leží v mírně teplé klimatické oblasti, která je zde typická krátkým, mírně chladným a mírně suchým létem a normálně dlouhou zimou s normálním trváním sněhové pokrývky. Delší léto a teplejší zima je v údolí Ohře mezi Karlovými Vary a Horním Slavkovem. Nejvyšší polohy Slavkovského lesa, přibližně nad 750–800 m n. m., se nacházejí v chladné klimatické oblasti, která se zde projevuje především delší zimou, relativně dlouhým trváním sněhové pokrývky a vlhkým létem. Průměrné roční teploty vzduchu kolísají podle nadmořské výšky mezi 6,5 a 5 °C, nejchladnější je oblast Lysiny (982 m n. m.) a Lesného (983 m n. m.). Průměrné teploty vzduchu nejteplejšího měsíce – července – se pohybují v závislosti na nadmořské výšce od 16 do 14 °C, průměrná lednová teplota kolísá mezi -3 a -5 °C.

Nejvíce svlažovanou částí Slavkovského lesa je Lysinská hornatina (Lysina-Lesný) s dlouhodobým průměrným ročním úhrnem srážek až 900 mm. Průměrné roční srážkové úhrny jsou na většině území CHKO v rozmezí 600–800 mm, v ročním chodu srážek mají v průměru nejvyšší úhrn letní měsíce, kdy naprší v průměru 60–80 mm, naopak nejnižší měsíční srážkové úhrny bývají nejčastěji měřeny v období od září do listopadu a v únoru a březnu (30–50 mm). Na území Slavkovského lesa převládá jihozápadní, ve východní části západní směr větru, v okolí Mariánských Lázní je významný severozápadní směr.

Absolutní maxima teploty vzduchu byla naměřena v rozmezí 32–36 °C a minimální teploty poklesly až na -27 °C. Počet mrazových dnů kolísá v průměru mezi 120–150 za rok, počet letních dnů mezi 20 až 40. Maxima sněhové pokrývky se vyskytují v souvislosti s návětřím v oblasti Lysinské hornatiny. Maximální výšky sněhu ve středních polohách byly naměřeny v rozmezí 30–70 cm, v nejvyšších partiích dosahují až 100 cm.