Alle øyene har tropisk klima, og ligger innenfor det tropiske regnbeltet. São Tomés og Príncipe får mellom 1000 og 4000 mm i årlig nedbør, mens det er noe mindre regn på Annobón. Temperaturen kan variere mellom 18 og 33°C. Øyene er inndelt i to ulike regioner, en side som får mer nedbør, og en tørrere del som ligger i regnskygge, som har ført til ulik type vegetasjon. Skogsområdene i regnskyggen, som er noe tørrere, har i større grad blitt utsatt for arealendringer til fordel for jordbruk og bebygning.