Öarna har tropiskt klimat och temperaturen ligger kring 27 °C, med små variationer under året. Över 600-metersnivån sjunker temperaturen till ca 20 °C. Nederbörden ligger vid staden São Tomé kring 1 000 mm per år. Regnperioden varar från oktober till maj. I bergsområdena stiger årsmedelnederbörden upp mot 2 000 mm.