Χάρη στη θέση της στο νοτιότερο τμήμα του Αιγαίου, η Σαντορίνη έχει εύκρατο μεσογειακό κλίμα με ξηρά καλοκαίρια και ήπιους χειμώνες. Κατά τους θερινούς μήνες, ο καιρός στη Σαντορίνη είναι ζεστός και ξηρός.
Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, ο καιρός στη Σαντορίνη είναι ζεστός και ξηρός, ενώ οι βροχοπτώσεις είναι σπάνιες και οι δυνατοί άνεμοι αρκετά συχνοί. Η μέση θερμοκρασία κατά την πιο ξηρή περίοδο κυμαίνεται από 25°C μέχρι 30°C, ενώ μπορεί να φτάσει μέχρι και τους 38°C. Ο καιρός παραμένει ζεστός και ηλιόλουστος και τον Σεπτέμβριο και τον Οκτώβριο.
Ο χειμώνας στη Σαντορίνη είναι πολύ πιο ήπιος συγκριτικά με την υπόλοιπη Ελλάδα, καθώς η μέση θερμοκρασία κυμαίνεται από 15°C μέχρι 18°C. Σε αντίθεση με το ξηρό καλοκαίρι, η χειμερινή περίοδος είναι πολύ υγρή, με τη βροχή να κρατά μέχρι και πολλές ημέρες συνεχόμενα. Οι χιονοπτώσεις είναι πολύ σπάνιες στο νησί, καθώς η θερμοκρασία συνήθως δεν πέφτει κάτω από τους 10°C, ακόμα και κατά τους πιο κρύους μήνες.
Χάρη στον άπλετο ήλιο και τον ήπιο καιρό που διαθέτει τις περισσότερες ημέρες του χρόνου, η Σαντορίνη αποτελεί πόλο έλξης επισκεπτών απ' όλες τις άκρες του κόσμου, ως ένας ιδανικός προορισμός διακοπών.