Durata de strălucire a soarelui este mare, media multianuală fiind de 2250 ore, dar poate ajunge la 2600 ore în anii cu nebulozitate redusă. Temperatura se distribuie neuniform pe suprafața deltei. Mediile multianuale indică creșterea temperaturii de la vest spre est. La nivelul vârfului deltei (Tulcea) temperatura medie multianuală este de 10,94 C, în delta fluvială (Gorgova), de 10,96 C, pe țărmul mării (Sulina), de 11,05 C, iar în largul Marii Negre (Platforma Gloria), de 11,86 C.

Amplitudinile medii zilnice reflectă diferențele mari datorate naturii suprafeței active : la Gorgova variază între un maxim de 9 C (în iulie) și un minim de 3,8 C (în decembrie), la Sulina între 2,8 C (în iulie) și 1,4 C (în noiembrie), iar la stația Gloria între 2,3 C (în iulie) si 1 C (în decembrie și februarie). Sumele anuale ale temperaturilor medii zilnice efective se apropie de 1600 C. Umezeala aerului înregistrează cele mai mari valori de pe teritoriul României. Umezeala relativă a aerului variază iarna între 88 – 84% la Gorgova și 89 85% la Sulina și Sfântu Gheorghe, iar vara, între 69 – 71% la Gorgova și 77 – 80%, la Sulina și Sfântu Gheorghe. Precipitațiile sunt reduse cantitativ și scad de la vest spre est datorită efectului suprafeței active specifice deltei, precum și al Mării Negre. La intrarea în Delta Dunării (Tulcea) se înregistrează o cantitate medie multianuală a precipitațiilor de 450 mm, iar la Sulina, de 360 mm. În cea mai mare parte a deltei cad între 350 si 400 mm ploaie, iar pe litoralul deltaic și cea mai mare parte a lagunelor, sub 350 mm.

Stratul de zapadă este subțire și se menține perioade scurte de timp, numai în iernile mai aspre. Asemenea situații s-au petrecut în anii 1928-1929, 1953-1954, 1941-1942, 1984-1985, când apele mării lângă țărm au înghețat timp de 45 – 60 zile. Vânturile dominante bat din sectorul nordic alternativ cu sectorul sudic, cele mai intense accelerări de vânt înregistrându-se iarna și în sezoanele de tranziție. Sezoanele sunt distribuite foarte neuniform în spațiul Deltei Dunării. La intrarea în deltă, la Tulcea, mediile pe 90 ani relevă ca sunt 142 zile de vară și 60 zile de iarnă, iar primăverile au durata aproape egala cu toamnele. La Sulina aceleași medii multianuale indică 145 zile de vară și numai 15 zile de iarnă, iar primăverile sunt mai lungi (122 zile) decât toamnele (83 zile).