เนื่องจากอุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ ตั้งอยู่ในพื้นที่ภาคเหนือตอนบนของประเทศไทย ดังนั้น สภาพภูมิอากาศโดยทั่วไปของพื้นที่อุทยานฯ จึงได้รับอิทธิพลของลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ที่พัดเอาความชุ่มชื้นและเมฆฝนเข้ามา ทำให้ฝนตก และลมตะวันออกเหนือที่พัดมาจากประเทศจีน จะนำเอาความหนาวเย็นและความแห้งแล้งเข้ามา ทำให้เกิดฤดูกาลต่าง ๆ โดยจะมีฤดูร้อนในช่วงระหว่างเดือนมีนาคม ? พฤษภาคม ฤดูฝนในช่วงระหว่างเดือนมิถุนายน ? พฤศจิกายน และฤดูหนาวในช่วงระหว่างเดือนธันวาคม ? กุมภาพันธ์ สลับกันไป

               อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพทางกายภาพของพื้นที่อุทยานฯ มีความหลากหลายทางด้านระดับความสูงของพื้นที่และมีลักษณะของพื้นที่เป็นเทือกเขาที่สลับซับซ้อนและสูงมาก (ระดับความสูงระหว่าง 400 ? 2,565 เมตร จากระดับน้ำทะเลปานกลาง) อีกทั้งพื้นที่อุทยานฯ ค่อนข้างจะกว้างขวางถึง 301,500 ไร่ ทำให้ลักษณะอากาศในแต่ละจุดในพื้นที่ของอุทยานฯ มีความแตกต่างกันอย่างมาก โดยจะมีลักษณะของสภาพอากาศแบบเขตร้อน (tropical climate) ในตอนล่างของพื้นที่ที่มีระดับความสูงต่ำกว่า 1,000 เมตร ลงมา มีสภาพอากาศแบบกึ่งเขตร้อน (sub-tropical climate) ในบริเวณตอนกลางของพื้นที่ที่มีระดับความสูงระหว่าง 1,000 ? 2,000 เมตร และมีสภาพอากาศแบบเขตอบอุ่น (temperate climate) ในพื้นที่ที่มีระดับสูงกว่า 2,000 เมตรขึ้นไป โดยเฉพาะที่บริเวณยอดดอยอินทนนท์

                ซึ่งสภาพภูมิอากาศดังกล่าวจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนจากสภาพของป่าชนิดต่าง ๆ ที่มีอยู่ในเขตอุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ในพื้นที่ที่สูงตอนบนของอุทยานฯ โดยทั่วไปแล้วจะมีสภาพที่ชุ่มชื้นและหนาวเย็นตลอดปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณยอดดอยอินทนนท์ ซึ่งมีลักษณะเป็นสันเขาและยอดเขา จะมีกระแสลมที่พัดแรงและมีสภาพอากาศที่หนาวเย็นมาก และในช่วงวันที่หนาวจัดในช่วงฤดูหนาวในเดือนธันวาคม - มกราคม อุณหภูมิจะลดต่ำลงถึง 0 ? 4 องศาเซลเซียส และจะมีน้ำค้างแข็ง (frost) เกิดขึ้นที่ระดับกลาง ๆ ของอุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ สภาพอากาศโดยทั่วไปจะมีลักษณะค่อนข้างเย็นและชื้น อุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปี (annual mean temperature) ประมาณ 20 องศาเซลเซียส (ซึ่งเมื่อเทียบกับตัวเมืองเชียงใหม่ ซึ่งจะมีอุณหภูมิเฉลี่ยตลอดปีประมาณ 26 องศาเซลเซียส) ในช่วงฤดูหนาวในเดือนธันวาคม ? มกราคม อุณหภูมิเฉลี่ย (mean temperature) จะอยู่ระหว่าง 15 ? 17 องศาเซลเซียส และจะมีค่าอุณหภูมิเฉลี่ยต่ำสุด (mean minimum temperature) 10 ? 14 องศาเซลเซียส สภาพความชุ่มชื้นของอุทยานฯ โดยทั่วไปจะชื้นกว่าตัวเมืองเชียงใหม่มาก โดยจะมีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยประมาณ 2,000 ? 2,100 มิลลิเมตร มีค่าความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยตลอดปีประมาณ 80 % ซึ่งในตัวเมืองเชียงใหม่จะมีปริมาณน้ำฝนและความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยประมาณ 1,200 มิลลิเมตร และ 70 %

สำหรับในพื้นที่อุทยานฯ ที่มีระดับความสูงตั้งแต่ 1,800 เมตร ขึ้นไป จะมีสภาพอากาศที่เย็นและชุ่มฉ่ำอยู่ ทั้งนี้เพราะจะเป็นระดับความสูงของเมฆหมอก ทำให้สภาพป่ามีเมฆและหมอกปกคลุมเกือบตลอดปี ทำให้ป่าดิบเขาของอุทยานฯ สามารถที่จะดูดซับเอาความชื้นจากละอองเมฆและหมอกหล่อเลี้ยงพื้นที่ตลอดปี