Der Einfluss atlantischer Strömungen ist im Gebiet bereits deutlich abgeschwächt, es herrscht pannonisches, also leicht kontinental geprägtes Klima. Statt des typisch mitteleuropäischen Niederschlagsmaximums zur Jahresmitte gibt es im Nationalparkgebiet zwei bis drei niederschlagsreiche Perioden. Gleichzeitig gilt die Region mit einem Temperaturmittel von mindestens 10°C und durchschnittlich 61 Sommertagen mit Temperaturen über 25°C als die wärmste Österreichs.

Die Sommermonate sind überwiegend heiß und trocken. Viele Pflanzenarten legen daher während der Hitzeperiode eine Ruhepause ein und beginnen erst wieder im Herbst mit einer zweiten Wachstumsperiode. Das Zusammenwirken von geringem Niederschlag, hohen Temperaturen, geringer Luftfeuchtigkeit und ständigem Wind führt zu einer derart hohen Verdunstung, dass es im Sommerhalbjahr während längerer Trockenperioden zu richtiggehend semiariden Bedingungen kommt. Das warme und trockene Klima trägt dazu bei, dass zahlreiche wärme- und trockenheitsliebende Tier- und Pflanzenarten vorkommen.

Temperaturen unter 0°C können von Oktober bis Mai gemessen werden. Es treten allerdings auch Wintermonate auf, in denen die Lufttemperatur nicht unter die Frostgrenze fällt und die Höchstwerte bei 17°C liegen. Die Winter sind normalerweise schnee- und nebelarm. Der See ist, wenn überhaupt, an höchstens hundert Tagen von Eis bedeckt.

In unmittelbarer Nähe des Neusiedler Sees wirkt die große Wasserfläche als Temperaturpuffer. Besonders aus der Hauptwindrichtung Nordwest gibt der See während der Nacht Wärme und Luftfeuchtigkeit in den Seewinkel ab und trägt so zu einer langen Vegetationsperiode von rund 250 Tagen bei. Dadurch entstehen auch ideale Bedingungen für den Weinbau: Es gibt kaum Spätfröste im Frühjahr, im Sommer kommt es zu keinen extremen Temperaturschwankungen und der Spätsommer gilt als der längste in Österreich.