*) Khí hậu
Sự phân hố của địa hình và quy luật đai cao đã phân hố chế độ khí hậu của khu vực thành hai vùng. Vùng cao từ đai cao 700m trở lên thuộc khí hậu nhiệt đới giĩ mùa vùng núi (Á nhiệt đới ẩm núi thấp tầng dưới). Vùng thấp từ đai cao 700m trở xuống thuộc khí hậu nhiệt đới giĩ mùa cĩ mùa đơng lạnh. Sự phân dị này tuân theo các quy luật địa đới và phi địa đới đã tạo cho vùng cao một nền khí hậu khác biệt so với vùng núi thấp.
Khu vực Ba Vì nằm ở nội chí tuyến Bắc, mặt trời đi qua thiên đỉnh 2 lần trong khoảng thời gian ngắn nên cĩ 2 mùa rõ rệt, mùa nĩng từ tháng 5 đến tháng 9, mùa lạnh từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, tháng 4 và tháng 10 là các tháng chuyển tiếp giữa các mùa nên khí hậu tương đối ơn hồ, mát mẻ.
- Chế độ nhiệt
Nhiệt độ trung bình năm là 23,39°C, tháng lạnh nhất là tháng 1 (16,52°C), tháng nĩng nhất là tháng 7 (28,69°C).
- Chế độ mưa
Lượng mưa cũng cĩ sự khác biệt rõ rệt giữa vùng thấp và vùng cao, giữa sườn Đơng và sườn Tây. Sườn Đơng đĩn giĩ cả hai mùa nên thu được lượng mưa lớn hơn sườn Tây khuất giĩ.
Vùng núi cao và sườn phía đơng mưa rất nhiều 2587,6 (mm/năm); vùng xung quanh chân núi cĩ lượng mưa thấp hơn 1731,4 (mm/năm). Số ngày mưa tại chân núi Ba Vì từ 130 – 150 ngày/năm.
- Chế độ ẩm
Chế độ ẩm cũng cĩ sự phân hố tương tự như chế độ mưa. Độ ẩm trung bình năm vào khoảng 85 – 88%. Thời kì cĩ độ ẩm cao nhất là từ tháng 2 đến tháng 3, những tháng này độ ẩm cĩ thể lên đến 90 – 95%.
Về mùa đơng, cả sườn Đơng và sườn Tây đều quan sát thấy sự tăng độ ẩm khá nhanh theo quy luật đai cao. Từ chân núi đến cote 600, độ ẩm tăng thêm tới 6%. So với cùng độ cao thì sườn Đơng bao giờ cũng ẩm hơn sườn Tây 1 – 2%. Về mùa hè, độ ẩm bên sườn Đơng biến thiên phức tạp, giảm từ cote 200 đến cote 400, sau đĩ lại tăng dần theo độ cao. Sườn tây thì ngược lại, độ ẩm tăng dần từ chân núi đến cote 200 rịi giảm dần từ cote 200 đến cote 400, sau đĩ lại tăng dần theo độ cao.
- Chế độ giĩ
Mùa đơng, giĩ mùa đơng bắc xâm nhập vào khu vực vườn Quốc Gia Ba Vì theo hướng Bắc. Khi xâm nhập đã bị biến tính nhiều nên khơng đem lại nhiệt độ quá thấp và khơ hanh.
Mùa hạ, khơng khí ẩm hướng Đơng Nam dễ dàng tràn qua đồng bằng và xâm nhập vào khu vực vườn Quốc Gia Ba Vì theo hướng Đơng Nam, đem lượng mưa lớn cho khu vực.
Khu vực vườn Quốc Gia Ba Vì cịn chịu ảnh hưởng của giĩ Lào, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng thấp hơn so với khu vực miền trung do số ngày xuất hiện ít hơn và tính chất giĩ cũng bớt khơ, nĩng hơn.
*) Thuỷ văn
Trong khu vực cĩ sơng Đà chảy dọc phía Tây núi Ba Vì, mực nước năm cao nhất dưới 20m và năm thấp nhất là 7,7m so với mực nước biển. Ngồi sơng Đà khu vực Ba Vì khơng cĩ sơng, hầu hết các suối nhỏ, dốc với hệ suối khá dày như suối Ổi, suối Ca, suối Mít, suối Xoan... thường xuyên cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt của người dân vùng đệm. Bên cạnh cịn cĩ các hồ chứa nước nhân tạo như hồ suối Hai, hồ Đồng Mơ, hồ Hĩoc Cua và các hồ chứa nước khác cĩ nhiệm vụ dự trữ nước cung cấp cho hàng chục ngàn ha đất sản xuất nơng nghiệp và sinh hoạt cho nhân dân.
Nguồn nước ngầm trong khu vực tương đối dồi dào, ở sườn Đơng cũng dồi dào hơn sườn Tây do lượng mưa lớn hơn và địa hình đỡ dốc hơn, tuy chưa được thăm dị cụ thể nhưng cĩ thể sơ bộ đánh giá được thơng qua tình hình sinh trưởng của cây cối và nước sinh hoạt của nhân dân trong mùa khơ.