Temperatura powietrza w porze zimowej waha się w przedziale  -5 do -3º C, zaś w lecie ok. 17º C. Zimy są tu dłuższe (ponad 110 dni), a lata krótsze (do 90 dni); okres wegetacyjny trwa przeciętnie dwa tygodnie krócej niż w Polsce Środkowej. Pokrywa śnieżna w dolinie Narwi utrzymuje się ok. 80 dni.
Część północno - wschodnia Polski otrzymuje w ciągu roku od 500 - 600 mm opadu. Na terenie Parku przeważa opad okresu letniego, który stanowi ponad 65% sumy rocznej.
Wpływ na warunki klimatyczne Parku ma też leżący na wschodzie, rozległy kompleks torfowisk Kotliny Biebrzańskiej.
Najcieplejsze tereny parku to część południowo - zachodnia. Pierwsze przymrozki jesienne występują najczęściej w części północno - wschodniej już 5 paździenika. Ostatnie wiosenne przymrozki obserwuje się jeszcze w początkach maja. Okres bezprzymrozkowy trwa więc około 150 do 160 dni.
Napływ mas powietrza nabiera szczególnego znaczenia w ciepłej porze roku, kiedy to zróżnicowanie termiczne podłoża jest największe. Średnie wartości wilgotności względnej wahają się od 74% w lecie do 90% zimą. Największe pokrycie nieba przez chmury w okolicach parku obserwuje się od listopada do lutego (70-80%). Mgła powstaje najczęściej w niżej położonych i lepiej uwilgotnionych terenach. W dolinie rzeki występuje ponad 50 dni w roku.