Hiszpania leży w strefie klimatu podzwrotnikowego, który dzieli się na dwa główne typy. Klimat kontynentalny we wnętrzu kraju i morski na jego obrzeżach. Hiszpania z reguły charakteryzuje się ciepłymi latami w obszarach nadbrzeżnych i upalnymi w głębi lądu. Zimy są łagodne na wybrzeżu i chłodne, a nawet mroźne na obszarach leżących daleko od akwenów morskich. W górach występuje piętrowość klimatyczna. Średnia roczna wilgotność wynosi od 60% w głębi lądu do 76% w północno-zachodniej części kraju. Zimą Hiszpania dostaje się pod wpływ polarno-morskich mas powietrza, które sięgają także terenów na samym południu kraju. Masy te są pochodzenia atlantyckiego. Latem cały obszar od maja do końca października znajduje się pod wpływem mas zwrotnikowych, pochodzących znad Sahary. W okresie letnim w Hiszpanii burze należą do rzadkości, skupiając się głównie regionach leżących nad Zatoką Biskajską, gdzie latem dochodzi do zderzania się chłodnych mas atlantyckich z gorącymi afrykańskimi. Burze na obszarze całego kraju najczęściej występują wiosną; zdarzają się także jesienią.
Na obszarze kraju w związku ze skomplikowaną orografią i usytuowaniem wybrzeży wykształciła się spora różnorodność klimatyczna, w związku z czym możemy mówić o lokalnych mikroklimatach w wielu przypadkach. Główne odmiany klimatu Hiszpanii to:
Klimat oceaniczny: występuje w Galicji, Asturii, Kantabrii, Kraju Basków i Nawarrze. Charakteryzują go obfite opady w ciągu całego roku i niskie temperatury (jak na Hiszpanię) tak zimą jak i latem (La Coruna: 10,4°C w styczniu, 19,2°C w sierpniu i 1008 mm; Bilbao: 9,0°C w styczniu, 20,3°C w sierpniu i 1195 mm).
Klimat oceaniczno-kontynentalny: występuje w Kastylii i Leonie, Madrycie, La Rioja, Kastylii-La Manchy, Estremadurze i Andaluzji. Opady są tutaj mniej obfite, przeważają w półroczu zimowym i charakteryzują się większą zmiennością dobową jak i roczną. Na obszarach wyżej położonych występują zimy z bardzo niskimi temperaturami i chłodne lata (Soria: 2,9°C w styczniu, 20,0°C w lipcu), podczas gdy na południu i w strefach niżej położonych zimy są bardziej łagodne, a lata upalne (Córdoba: 9,2°C w styczniu, 27,2°C w lipcu).
Klimat śródziemnomorski kontynentalny: występuje w Aragonii, Katalonii, Walencji, Murcji, Kastylii-La Manchy i Andaluzji. Opady są niewielkie i pojawiają się głównie wiosną i jesienią. Obserwuje się podobną sytuację termiczną jak w klimacie oceaniczno-kontynentalnym (Murcja: 10,1°C w styczniu, 26,7°C w sierpniu). Dobowe wahania temperatury w niektórych miejscach przekraczają 25°C.
Klimat śródziemnomorski występuje w Katalonii, Walencji, Murcji, Andaluzji i na Balearach. Opady są niewielkie, przypadają przede wszystkim na jesień (czasem przybierają formę ulew), ich wysokość zmniejsza się z północy na południe od klimatu śródziemnomorskiego wilgotnego do suchego (Barcelona 640 mm, Tortosa 524 mm, Walencja 454 mm, Alicante 336 mm, Almería 196 mm). Temperatury są łagodne zimą i bardzo wysokie latem, z amplitudami mniejszymi niż w klimacie kontynentalnym, ale większymi niż w oceanicznym (Barcelona: 8,9°C w styczniu, 23,6°C w sierpniu; Alicante: 11,5°C w styczniu, 25,5°C w sierpniu).
Klimat górski występuje na obszarach górzystych i charakteryzuje się piętrowością klimatyczno-roślinną. Zimy np. w Pirenejach w zależności od wysokości cechują się temperaturami od –10°C powyżej 2500 m n.p.m., gdzie śnieg utrzymuje się ponad sześć miesięcy, do 3-7°C u podnóża gór. Na wysokościach rzędu 3000-3400 w regionie masywu, gdzie wznosi się szczyt Pico de Aneto, występują wieczne śniegi, a latem temperatura nie przekracza 0°C. Górski klimat panuje także na innych obszarach górskich, przede wszystkim w Górach Betyckich, gdzie surowe zimy występują w łańcuchu Sierra Nevada.