En los Picos de Europa domina un clima húmedo templado de tipo Atlántico. En la vertiente norte es clima atlántico puro y en la vertiente sur es atlántico-continental.Los Picos de Europa reciben anualmente un gran volumen de precipitación en forma de lluvia y de nieve, siendo los meses de junio y julio los más secos y los meses invernales los más húmedos gracias al aporte de precipitaciones en forma de nieve. En algunos puntos las precipitaciones pueden rebasar los 2.000 mm. anuales. En la vertiente norte las precipitaciones son más abundantes debido a que el frente montañoso supone una barrera para los frentes cargados de humedad que provienen del Cantábrico. Estos frentes descargan en los Picos de Europa y en la zona situada entre éstos y el mar. La cercanía al mar y el mismo efecto barrera es el que propicia unas temperaturas más suaves en la vertiente norte. Este gradiente de humedad determina la existencia de un clima tan bonancible como el de la Liébana cántabra, situada a sotavento de los macizos montañosos, y las propias penetraciones de vegetación de tipo mediterráneo que ocupa las laderas de los cañones de los grandes ríos.
Existe, no obstante, cierta variedad climática en los Picos de Europa, por un lado favorecida por el amplio gradiente altitudinal. Encontramos, de este modo, pequeños reductos de clima más mediterráneo en los fondos de algunos valles. Si dividimos altitudinalmente los Picos de Europa en pisos bioclimáticos (en función de la temperatura), encontramos los siguientes:
- piso colino (0-500 m).
- piso montano (500-1.600 m).
- piso subalpino (1.600-2.200 m).
- piso alpino (>2.200 m).
En las altitudes más bajas encontramos las temperaturas más suaves mientras que en las zonas más elevadas el clima es más riguroso. Este gradiente altitudinal del clima determinará, como veremos más adelante, la presencia de unas u otras especies. Por lo tanto, es una muestra más de cómo el amplio rango altitudinal de los Picos de Europa favorece una gran diversidad de ecosistemas.
