તિરુનેલવેલીનું વાતાવરણ સામાન્યરીતે ઉષ્ણકટિબંધનું – ગરમ અને ભેજવાળું રહે છે.[૧૭] .ઊનાળા દરમિયાન (માર્ચથી જૂન) સરેરાશ તાપમાન 23 થી 36 અંશ સેલ્શિયસ અને બાકીના સમગ્ર વર્ષ દરમિયાન 18 થી 30 અંશ સેલ્શિયસ જેટલું રહે છે. સમગ્ર વર્ષ દરમિયાન સરેરાશ 680 મિલીમીટર વરસાદ પડે છે, આ પૈકીનો મોટાભાગનો વરસાદ ઉત્તરપૂર્વીય ચોમાસાં (ઓક્ટોબર-ડિસેમ્બર) દરમિયાન પડે છે. આ જિલ્લાની અર્થવ્યવસ્થા મુખ્યત્વે ખેતી આધારિત હોવાથી, વરસાદી પાણીમાં વધઘટ અથવા થમિરબરની નદીમાં પૂરની પરિસ્થિતિથી આ વિસ્તારની આજીવિકા ઉપર ત્વરિત અસર થાય છે. આ પ્રદેશના ઇતિહાસમાં એક પણ ભૂકંપ નોંધાયો નથી. જો કે, વરસાદને કારણે પૂર તથા ચક્રવાતનાં કેટલાક દાખલા બનેલા છે.