Đặc điểm khí hậu thủy văn của vùng núi Ba Vì được quyết định bởi các yếu tố vĩ độ, cơ chế gió mùa và địa hình.
Khu vực Ba Vì nằm ở vĩ tuyến 210Bắc, chịu ảnh hưởng của cơ chế gió mùa, chịu tác động phối hợp của vĩ độ và gió mùa tạo nên loại khí hậu nhiệt đới ẩm với một mùa đông lạnh và khô, từ độ cao 400m trở lên không có mùa khô. Địa hình nhô cao đón gió từ nhiều phía nên lượng mưa khá phong phú và phân bố không đều trên khu vực. Đây cũng là điều kiện cho thực vật nói chung và thực vật cây thuốc nói riêng phát triển.
a. Chế độ nhiệt:
Nhiệt độ trung bình năm là 23,300C, tháng lạnh nhất là tháng 1 (16,50 C), tháng nóng nhất là tháng 7 (28,70C).
Mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 11, nhiệt độ trung bình mùa nóng là 26,00C, ngày nóng nhất trong mùa có thể lên tới 38,20C.
Mùa lạnh từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau, nhiệt độ trung bình mùa lạnh là 17,90C, nhiệt độ thấp nhất có thể xuống tới 6,50 C.
b. Chế độ ẩm:
Ba Vì có hai mùa rõ rệt đó là mùa nóng ẩm (khoảng từ giữa tháng 3 cho đến giữa tháng 11), mùa lạnh khô (khoảng từ giữa tháng 11 cho đến giữa tháng 3 năm sau). Tại độ cao 400 m trở lên ở đây hầu như không có mùa khô.
Căn cứ vào cấp phân loại chế độ ẩm nhiệt (Thái Văn Trừng) Ba Vì được xếp vào loại hơi ẩm đến ẩm.
Lượng mưa hàng năm tương đối lớn, phân bố không đều giữa các khu vực. Vùng núi cao và sườn phía đông mưa rất nhiều 2.587,6 mm/năm. Vùng xung quanh chân núi có lượng mưa vừa phải 1.731,4 mm/năm. Sườn đông mưa nhiều hơn sườn tây. Số ngày mưa tại chân núi Ba Vì tương đối nhiều từ 130 - 150 ngày/năm. Tại coste 400 m, số ngày mưa khá lớn từ 169 - 201 ngày/năm bình quân là 189 ngày/năm.
Lượng mưa phân phối theo mùa trong năm, diễn ra không đều. Hàng năm đều diễn ra sự luân phiên của một mùa mưa lớn và một thời kỳ ít mưa. Trong mùa mưa lượng mưa hàng tháng lớn hơn 1.000 mm. Mùa mưa kéo dài 6 tháng từ tháng 5 cho đến tháng 10 tại chân núi và 8 tháng từ tháng 3 cho đến tháng 10 từ coste 400 m trở lên. Lượng mưa này chiếm hơn 90% tại chân núi và 89% tại coste 400 m lượng mưa của cả năm. Mưa lớn từ 300-400 mm/tháng tập trung trong các tháng 6, 7, 8 ở chân núi và các tháng 6, 7, 8, 9 tại coste 400 m. Thời kỳ ít mưa kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau ở chân núi và từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau tại coste 400 m.
d. Khả năng bốc hơi:
Khả năng bốc thoát hơi ở Ba Vì vào khoảng từ 861,9 mm/năm đến 759,5 mm/năm. Khả năng bốc thoát hơi ít biến động trong không gian. Khả năng bốc thoát hơi tăng lên vào mùa nóng 80 mm/tháng và giảm xuống vào mùa lạnh 57 mm/tháng.