Південні регіони України відрізняються м'яким кліматом з чітко вираженими сезонами. Селище Затока знаходиться на косі, що відокремлює Чорне море від Дністровського лиману, чим і визначається клімат в Затоці, і ряд кліматичних особливостей.
Клімат - помірно-континентальний, з жарким літом, однак з моря приходять бризи, що робить спеку не стільки виснажливою, як остерігаються багато відпочиваючих. Осінь тут довга і тепла, зима без мінусових температур, весна теж тепла, проте її прихід не можна назвати дуже вранішньої. Максимум опадів припадає на липень і січень, мінімум - на вересень і жовтень. У січні і липні дощ буває в середньому чотири дні протягом місяця, максимальна норма опадів в січні - трохи вище 36 мм на місяць, в жовтні - 25.
Карта температури Чорного моря
Берегова лінія Затоки рівна, але відсутність бухт призводить до періодичних штормів, які, зокрема, можуть принести більш прохолодну воду. Влітку море зазвичай спокійне, восени сильні вітри і шторми бувають частіше. Вологість тут висока.
Найбільша кількість сонячних днів (27-28) - в липні, трохи менше - в серпні, червні і травні (26 і 25 відповідно), у вересні - 20. Найбільш похмурі місяці - зимові: всього по 7-8 сонячних днів в січні і лютому. Сонячний день літа триває більше 12 годин, в травні - 11, у вересні - близько 10.
Сильні вітри (до 6 м / с з поривами до 9) приходять в грудні, найслабші - з травня по липень (4 м / с), трохи сильніше дме вітер в серпні і вересні.
Чорне море не можна назвати глибоким, проте воно глибше Азовського, тому вода в ньому прохолодніше і прогрівається повільніше. На початку липня температура води в пляжній зоні становить близько 23 градусів, а взимку море остигає до +1. У червні мінімальні показники температури води - близько 18 градусів з поступовим прогріванням до 22-23.
Температура повітря в другій половині травня - + 20-21, в липні - до +29, у вересні - +23 градуси. Цифри орієнтовні, фактична погода в Затоці може сильно відрізнятися від торішньої. Однак традиційно найспекотнішим місяцем є липень, а море досягає максимальної температури (25-26 градусів) в серпні. Добові коливання температури досягають 6-7 градусів в період з травня по вересень і 2-4 градуси - протягом решти року.
Середня температура води і повітря в Затоці по місяцях (вказані в градусах Цельсія, ° C)
| січень | лютий | березень | квітень | травень | червень | липень | серпень | вересень | жовтень | листопад | грудень | |
| Вода | 4,1 | 3 | 4,1 | 8,6 | 16,1 | 21,7 | 24,3 | 24,4 | 21 | 15,6 | 11,1 | 6,9 |
| Повітря | 1,9 | 3,6 | 8,4 | 13,8 | 20,7 | 25,7 | 28,9 | 28,6 | 23,2 | 15,1 | 10,1 | 5,0 |
Купальний сезон в залежності від погодних особливостей конкретного року триває з середини травня-початку червня до середини-кінця вересня. Тому Затока ідеально підходить як для відпочинку на травневі свята, так і для відпочинку у вересні.
