El clima es marcado tanto por el mar Mediterráneo como por el desierto. A lo largo de la costa tripolitana, las temperaturas en el verano alcanzan entre 40 y 46 grados. Más al sur, las temperaturas son aún más altas. Los veranos en el norte de Cirenaica varían de 27 a 32 grados. En Tobruk, la temperatura promedio en el mes de enero es de 13 grados y en julio de 26 grados. El ghibli, un viento cálido y seco del desierto, puede cambiar las temperaturas entre 17 y 22 grados tanto en verano como en invierno.

Las precipitaciones varían de una región a otra. La lluvia cae generalmente en un corto período de invierno y con frecuencia causa inundaciones. La evaporación es alta, y las sequías severas son comunes.