Na području Parka prirode Velebit zastupljena su tri klimatska tipa. Umjereno topla kišna klima s toplim ljetom prisutna je u najvećem dijelu Parka, umjereno topla kišna klima s vrućim ljetom dolazi s primorske strane te su najviši dijelovi Velebita pod utjecajem snježno-šumske klime.
Velebit svojim položajem i veličinom predstavlja barijeru prodiranju hladnijeg zraka s kontinenta prema moru, kao i toplog zraka s mora prema unutrašnjosti Hrvatske. Zbog toga je lička strana Velebita pod utjecajem hladnije kontinentalne klime, a primorska pod utjecajem toplije mediteranske.
Na klimu Velebita snažno utječe i vjetar. Najvažniji vjetar za ovo područje je bura. Bura je suh i hladan vjetar, a njezin nastanak vezan je uz prodore hladnih zračnih masa sa sjevera. Bura je učestalija u zimskim mjesecima. Na prijevojima kao što su Baške Oštarije ili Mali Alan udari bure postižu izrazitu snagu.
Prema Strategiji prilagodbe klimatskim promjenama u Republici Hrvatskoj za razdoblje do 2040. godine (NN 46/20), na području PP Velebit očekuju se klimatske promjene prvenstveno u godišnjem hodu oborine i temperature, te one vezane uz snježni pokrivač. Predviđa se smanjenje srednje godišnje količine oborina, povećanje broja sušnih razdoblja, neravnomjerniji raspored oborina, povećana učestalost ekstrema, smanjenje broja dana pod snježnim pokrivačem i povećanje srednje godišnje temperature za 1 do 1,4°C. Najveće smanjenje broja kišnih razdoblja u Hrvatskoj do 2040. može se očekivati na području gorske Hrvatske zimi i u proljeće, što znači da će ovo smanjenje biti izraženo i na području Velebita.