Beliggende inn mot svenskegrensen, har Hattfjelldal naturlig innlandsklima. Kommunen ligger høyt, og har derfor perioder med sprengkulde, og det kan forekomme perioder med vind, hyppigere enn i lavlandet. Det gir også mer stabilt sommervær enn ute ved kysten, og temperatursvingningene fra sommer til vinter kan være stor.
Laveste målte temperatur i Hattfjelldal siste 45 år finner man i 1978, da kvikksølvet krøp ned til –39,2 °C. Går man tilbake til 1912, ble det registrert –41,8 °C i Hattfjelldal.
I perioden 1976–2022 er høyeste registrerte temperatur målt til 29,5 °C, registrert i 1980. Går man ytterligere tilbake, finner man 30,5 °C målt i 1966.
Middeltemperaturen i kommunen ligger på 1,72 °C, målt i perioden 1976–2022. Dette er 0,7 °C høyere enn i perioden 1884–1930.
Årsnedbøren i perioden 1976–2022 har i gjennomsnitt ligget i overkant av 930 millimeter.