La città di Santa Maria di Leuca gode di un clima tipicamente mediterraneo, reso ancora più mite dalla presenza del vicino mare, anche se non mancano punte continentali durante tutto l’arco dell’anno.
Non va dimenticato che in città è presente una delle tante sedi italiane Aeronautica Militare, che ogni giorno effettua e rileva previsioni meteorologiche.
A Santa Maria di Leuca  gli inverni sono sostanzialmente non troppo freddi, con temperature medie che si aggirano attorno ai 10° C; i mesi più rigidi sono gennaio e febbraio e non sono rari gli episodi di freddo intenso, con minime anche sotto lo zero causa l’aria fredda che arriva dalla zona est. Le estati invece sono calde, abbastanza afose con alti tassi di umidità; la temperatura, solitamente, raggiunge anche i 37° C, anche a causa del vento di scirocco e questo clima è l’ideale per intensi e lunghi bagni al mare, oppure gite fuori porta a bordo di gommoni o barche a vela.
Le piogge sono maggiori soprattutto nei mesi di ottobre e a marzo, quando spira spesso il vento di tramontana. Davvero rare le nevicate (l’ultima avvenuta nell’anno 2001, anche se non tanto intensa), mentre sono molto più intense e frequente le burrasche, soprattutto nei pressi del Natale, nel mese di dicembre.