Archipelag Cykladów leży w strefie klimatu śródziemnomorskiego, charakteryzującego się łagodnymi, nieco deszczowymi zimami oraz ciepłymi słonecznymi latami. Najbardziej deszczowym miesiącem jest grudzień (90 mm), natomiast najmniej opadów notuje się w lipcu i sierpniu (0-1 mm). Najlepszym okresem na wypoczynek na wyspie są miesiące od czerwca do września. Temperatura powietrza wynosi wówczas ok. 27-28°C w dzień i 19-22°C w nocy, a wody 21-23°C. Jeśli zaś chcemy uniknąć tłumu turystów, idealnym okresem na wizytę na Santorini jest maj lub wrzesień.
Średnie temperatury na Santorini (dzień / noc): styczeń 14 / 9°C, luty 14 / 9°C, marzec 16 / 10°C, kwiecień 19 / 12°C, maj 22 / 15°C, czerwiec 27 / 19°C, lipiec 28 / 22°C, sierpień 27 / 22°C, wrzesień 26 / 19°C, październik 22 / 16°C, listopad 19 / 13°C, grudzień 16 / 11°C.