Климат области умеренно континентальный с элементами морского. Его характеризуют избыточное увлажнение, нежаркое короткое лето, теплая осень, продолжительная мягкая зима и прохладная затяжная весна. Приход тепла больше, чем расход, при годовом балансе 30 - 32 ккал/кв. см. Близость к Атлантическому океану определяет частое поступление влажных циклонов, которые приносят потепление и снегопады зимой, понижение температуры и дожди - летом, создают неустойчивость погоды.
Несмотря на небольшую территорию, есть различия в климатических характеристиках между северо-востоком и юго-западом области. Годовая температура составляет +4,5 °C на юге и западе и +2,5 °C на севере и востоке области, что делает южные районы теплее северных. Самый теплый месяц - июль (с температурой +17 °C), холодный - январь (с температурой -9 °C), со сдвигами этих величин к юго-западу и северо-востоку области на 1 - 1,5 °C соответственно. Летний максимум наблюдался в р.п. Демянск (+36 °C), зимний минимум был зафиксирован в г. Боровичи (-54 °C). Много тепла уходит на прогревание заболоченных пространств и испарение.
Весна длится 2 - 2,5 месяца, лето - 3 - 3,5 месяца, осень - 2,5 - 3 месяца, зима - 4 - 4,5 месяца. Разница в сезонных изменениях по территории составляет 1 - 3 недели, иногда более. Безморозный период продолжается 110 - 120 дней на севере и 130 - 135 дней на юге области. Заморозки возможны в любом месяце, даже в июле. Сумма активных температур выше +10 °C составляет на юго-западе 1800 - 2000 °C, а на северо-востоке - 1500 - 1700 °C. Зима обычно наступает в конце ноября с установлением снежного покрова. Снежный покров держится в среднем 150 дней на севере области и 120 дней на юге, до середины - конца марта, его высота колеблется от 30 до 50 см.
В области выпадает от 600 - 700 мм осадков на Приильменской низменности и до 800 мм на Валдайской возвышенности. С апреля по октябрь осадков выпадает в 2 - 2,5 раза больше, чем поздней осенью и зимой. Осадков в области выпадает больше, чем расходуется влаги на испарение и сток, поэтому имеется много заболоченных земель, особенно в Приильменской низменности, где годовая испаряемость составляет 400 - 450 мм, коэффициент увлажнения 150 - 200 %.
Климат области благоприятен для роста хвойных и смешанных лесов, ранних полевых культур длинного светового дня. Отрицательны для растений поздние весенние заморозки, для озимых культур вредны зимние оттепели и снежный наст при смене морозов и оттепелей. В засушливые годы (1 - 2 раза в 10 лет) требуется полив влаголюбивых культур. В холодные дождливые годы растения страдают от избытка влаги и недостатка тепла, нарушается уборка урожая и заготовка сена.