Hoàng Liên hầu như quanh năm ở tình trạng ẩm ướt. Độ ẩm tương đối trung bình năm khoảng trên 85%, tháng ít mưa nhất trung bình cũng đạt trên 20 – 30 mm. Đặc biệt hiện tượng mưa phùn cuối đông diễn ra khá mạnh mẽ vì các thung lũng mở rộng về phía đồng bằng đã tạo điều kiện tích tụ các luồng gió nồm ẩm thổi từ biển vào.
+ Nhiệt độ không khí trung bình năm phổ biến từ 13 – 210C, lớn ở sườn Tây, nhỏ ở sườn Đông.
+ Chế độ mưa: Lượng mưa phân bố không đều giữa các tháng trong năm, đặc biệt vào các tháng mùa hè, lượng mưa tương đối cao. Mùa mưa bắt đầu từ giữa tháng 3 đến giữa tháng 10, trong đó có hai tháng lượng mưa lớn là tháng 7 (454,3mm) và tháng 8 (453,8mm). Vào mùa đông, do nhiệt độ hạ thấp, hạn chế lượng bay hơi nước. Vì vậy, đây là khoang thời gian mưa ít nhất trong năm, lượng mưa trung bình tháng khoảng 50 - 100 mm, thấp nhất vào tháng 12 (63,6mm).
+ Chế độ bốc hơi nước: Lượng bốc hơi nước trong vùng có ảnh hưởng tới độ ẩm, nhiệt độ không khí cho toàn khu vực. Lượng bốc hơi lớn nhất quan trắc được vào tháng 4, 5 với trị số đo được là 80 - 90mm/tháng, đây là thời kỳ có gió tây khô nóng; lượng bốc hơi ít nhất vào tháng 12 và tháng 1 với trị số đo được là 30 - 40mm/tháng.
+ Chế độ gió: Hướng gió chủ yếu là Tây Bắc, tốc độ gió bình quân 2,7m/s. Hàng năm có gió Tây xuất hiện vào tháng 3, tháng 4. Gió này mang hơi nóng và khô nên ảnh hưởng đến sinh trưởng của các loài sinh vật.
Ngoài những yếu tố thời tiết chung khu vực nghiên cứu còn có những hiện tượng thời tiết đặc biệt như: sương mù, băng giá, mưa phùn, giông, sương muối...
Khu vực nghiên cứu có khí hậu phân hoá rất phức tạp, mang nhiều yếu tố đặc biệt, bao gồm tính chất của cả khí hậu nhiệt đới, á nhiệt đới và ôn đới. Điều này đóng vai trò rất quan trọng, cùng với sự phân hoá mạnh mẽ của địa hình và thổ nhưỡng làm cho hệ thực vật ở đây thêm đa dạng và phong phú.
Mặc dù không có sông lớn chảy qua, nhưng do đặc điểm địa hình nên khu vực nghiên cứu có hệ suối gồm ba suối chính: Suối Mường Hoa bắt nguồn từ Phan Si Phăng, suối Séo Chung Hồ bắt nguồn từ Tả Van, suối Tả Trung Hồ bắt nguồn từ Bản Hồ. Ba suối này gặp nhau tại khu vực Bản Dền tạo thành ngòi Bo đổ ra sông Hồng. Vì địa hình dốc, chia cắt mạnh, nên về mùa đông chúng chỉ là suối cạn song về mùa mưa, đặc biệt là vào các tháng có lượng mưa tập trung (7, 8, 9) thường có lũ và lũ quét.