Klimaet ble først varmt, med unntak av sørlige halvkule. Det var tropisk klima i mange landområder, for eksempel i Baltica (Europa) og Laurentia (Nord-Amerika) som på denne tiden lå ved ekvator. Samtidig lå imidlertid store deler av Gondwanaland fortsatt ved Sydpolen og var nediset, spesielt midtveis i perioden da den fjerde istid innebar isdekke på mye av den sørlige halvkule. istiden ble trigget av at Gondwanaland etter hvert drev sørover. I andre halvdel av karbon-perioden ble klimaet merkbart kaldere igjen med istid fram til om lag 250 millioner år siden i perm.