Η Παλαιοχώρα έχει ένα πολύ ήπιο και θερμό Μεσογειακό κλίμα σύμφωνα με τα δεδομένα του μετεωρολογικού σταθμού του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών. Μάλιστα για την περίοδο Οκτ 2006- Mάι 2016 η Παλαιοχώρα σημειώνει μέση ετήσια θερμοκρασία 20.7°C και έτσι αποτελεί τη θερμότερη περιοχή στην Ελλάδα από το δίκτυο των σταθμών του Αστεροσκοπείου για αυτό το χρονικό διάστημα. Η απόλυτη μέγιστη θερμοκρασία σημειώθηκε τον Ιούνιο του 2007 με 45.0°C και η απόλυτη ελάχιστη τον Φεβρουάριο του 2008 με +1.2°C. Στις 27 Ιουνίου του 2007 ο σταθμός της Παλαιοχώρας σημείωσε την εντυπωσιακά υψηλή ελάχιστη θερμοκρασία των 35.8°C .