A hegység éghajlatát földrajzi fekvése, tengerszint feletti magassága, a főgerinc észak-déli csapásiránya, tagoltsága egyaránt befolyásolja. Ezek szerint a hegység a mérsékelt-kontinentális éghajlaton belül az óceáni hatások alá eső klimatikus tartományba, az alacsony és középhegységi régióba, a hegyvidéki erdők és legelők topoklimatikai doméniumába tartozik. Csapásirányának megfelelően jelentős különbségek adódnak a domináns nyugati és északnyugati szeleknek kitett nyugati oldal és a relatív szélárnyékban fekvő keleti oldal között. A Maros völgyén völgyszorosnak megfelelő, a Gyergyói-medencében hegyközi medencei, a nyugati hegylábaknál dombsági-hegyalji-medencei topoklíma jellemző.

Az évi átlaghőmérséklet a magasság növekedésével 6-7 C-ról 1-2 ^oC-ra, a téli hónapokban -3 ^oC-ról -6 ^oC-ra, sőt -10 ^oC-ra, a nyári hónapokban 16-17 ^oC-ról 10-13 ^oC-ra csökken. Az évi átlagos hőingadozás a magasabb térség felé csökken (18-20 ^oC), a hegyalji zóna és a hegyközi medence közötti különbségek (20-21 ^oC ill. 23-25 ^oC) a medence kontinentálisabb jellegére utalnak. A szélsőséges hőmérsékletek egyre jellemzőbbé válnak a globális klímaváltozás következtében, s habár a hegyközi medencékben korábban is gyakran előfordult a -38 ^oC-os téli hideg, a nyári forróságok is egyre jellemzőbbé válnak 30 ^oC fölötti kánikula.

A nyugati oldal csapadékosabb, általában évi 850 mm-ről 1200 mm-re növekszik, a keleti oldalon a leszálló légáramlások miatt szárazabbak és melegebbek a légtömegek (650-700 mm). A csapadékos napok száma 140-ről 160-ra emelkedhet a magassággal, a csapadékhullás főleg tavasszal és nyár elején jellemző. A fagyos napok száma a magasabb régióban 170 napról akár 200 nap fölé is emelkedhet, a hóréteg 75-100 naptól akár 150 napig is megmaradhat. A felhőzöttség és a napsütéses órák száma fordított arányban áll egymással, így a hegyvidéken a napsütés órák száma 1800-1900 körüli.

Az uralkodó szélirány északnyugati, a szelek erőssége 1400-1500 m magasságban átlagosan 10 m/s, de gyakran elérheti a 35-45 m/s sebességet, azaz viharos is lehet. A szelek erőssége és gyakorisága a téli időszakban (november-április) nagyobb, jelentős szerepet töltenek be a hó átmozgatásában, helyenként lefújják, máshol felhalmozzák a havat. A hegyközi medence jellegzetessége a téli és átmeneti évszakokban a hőmérsékleti inverzió, ami nemcsak amiatt jelent gondot, hogy a medencében hidegebb van, mint a magasabb zónában (merthogy az éjszaka lehűlő légtömegek lecsúsznak a lejtők aljába és szélcsend, magas légnyomás esetén ott megrekednek), hanem azért is mert a sűrű, áthatolhatatlan köd nehézségeket okoz a közlekedésben is. Ilyenkor általában a magasabb gerincek, csúcsok szikrázó napsütésben tündökölnek.