Území CHKO Litovelské Pomoraví leží v mírném klimatickém pásu, charakteristickém mírnými zimami i léty. Ve srovnání s jinými regiony tohoto pásu má území poměrně málo srážek, protože jeho západní vrchovinné omezení zachycuje značné množství vláhy přinášené do oblasti převažujícím západním a severozápadním vzdušným prouděním.

Podle atlasu podnebí patří převážná část území do teplé klimatické oblasti T-2. Olomoucko-litovelská a lošticko-mohelnická část Litovelského Pomoraví je tedy oblastí poměrně suchou s průměrnými ročními srážkami kolem 600 mm. Srážkový úhrn ve vegetačním období je 350 - 400 mm, v zimním období pouze 200 - 300 mm. Nejméně srážek spadne v únoru, maximum v červenci. Málo vydatné srážky zimních měsíců se projevují nedostatkem vláhy i v měsících jarních. V extrémně suchém roce 1947 tu spadlo jen 350 mm srážek. Oblast Třesínského prahu je na srážky poněkud bohatší, průměrné roční srážky se pohybují kolem 700 mm (v roce 1947 tu spadlo jen 450 mm).

Počet dnů se srážkami 0,1 mm a více je v úvalových částech území 130, směrem do pahorkatin roste na 160 - 170. Průměrný počet dnů s intenzivními srážkami nad 10 mm je 17 do roka. Z celkového počtu dnů se srážkami je v úvalu průměrně do roka 28 dnů se sněžením. Průměrné datum prvního dne se sněžením je 13. listopad, posledního 5. dubna. V úvalu je průměrná výška sněhové pokrývky 20 cm, ale mívá nesouvislé trvání, přerušované oblevami. Na Třesínském prahu se pohybuje mezi 30-35 cm.

Průměrná roční relativní vlhkost vzduchu se pohybuje kolem 76%, nejvyšší je v prosinci a nejnižší v květnu. Průměrný počet jasných dnů je 35 za rok, z čehož nejvyšší počet připadá na září. Průměrný počet zamračených dnů v roce je 144.

Průměrný počet dnů s mlhou je 88, nejmlžnějším měsícem je listopad. Poměrně vysoký počet dnů s mlhou je podmíněn především polohou Hornomoravského úvalu a Mohelnické brázdy vůči okolním vrchovinám. Průměrný počet hodin slunečního svitu za rok se pohybuje okolo 1750 hodin za rok. Maximum slunečního svitu připadá na červenec (273 hodiny), minimum na prosinec (25 hodin).

Průměrná roční teplota úvalové části CHKO je 8-9 °C, minimálních teplot je dosahováno v lednu (-2 °C). V pahorkatině Třesínského prahu se průměrná roční teplota pohybuje mezi 7-8 °C. Prvním mrazivým dnem bývá 4. říjen, posledním 1. květen.