Клімат у Велинграді помірний континентальний, з рисами гірського. М'яка зима: середня температура січня -2 °С; сніжний покрив утримується близько 50 днів. Літо тепле: середня температура липня +19 °С. Опадів 550 мм на рік, максимум — у червні (70 мм), мінімум — у лютому (33 мм). Середня річна відносна вологість близько 75%. Кількість сонячних годин на рік понад 2000. В оточеному з усіх боків горами Велинграді не буває вітрів. Характерні теплі фени, які тут називають «білий вітер» та вітер, що приносить вечірню та постійну прохолоду, яку так і називають «Вечер'к». За характеристиками мікроклімату, Велінгард — один із найкращих кліматичних курортів країни.