张家界地处北中纬度，属中亚热带山原型季风湿润气候。因此，雨量丰沛（历年平均降水量为1400毫米），阳光充足，无霜期长，严寒期短，年平均气温16℃左右。夏季最热月气温27℃ ，冬季最冷月平均气温为4.3 ℃（以1月最冷，极端气温在零度左右到4℃）。这样的气候，不仅适合动物的繁衍与植物的生长，更适合观光旅游。
张家界的最佳旅游时间是春秋两季：春天的张家界芳草鲜美、落英缤纷，溯金鞭溪，游十里画廊，探黄龙洞，体会武陵人进入桃花源的惊喜；秋天的张家界天高云淡，层林尽染，此时正是猕猴桃、蜜橘等美味水果成熟的时节。相对而言，夏季高温多雨，冬季气候寒冷，舒适度稍逊于春秋。
张家界的秋季大约从9月中旬开始，终于11月底。秋季的平均气温12至15摄氏度。这时的张家界天高气爽，云量、气压等均较适中，山野峰峦间的景色，极富层次感，如油画般壮丽。因此，此时往往游人如织，热闹非凡。
张家界的冬季，气温虽然较低，但也不十分寒冷，从头年12月上旬到翌年2月底，这段时间月平均气温为3至4摄氏度，降雪多为1月下旬到2月上旬，如逢降雪到这里旅游，因银装素裹的冰雪世界，定会让人激动不已。
夏季（7、8月）张家界会经常下阵雨，下雨的时候山路较滑，并且有山中常起雾，在雨后1～2个小时山中可见烟雾缭绕，有如仙境，人置身于此，就像在云雾中行走，突然太阳从雾中射出，金光万丈，在阳光照耀和云雾缭绕中的山。