南海諸島是中國最靠近赤道的地方，四時皆夏，雨量豐沛，且受季風影響，在氣候上屬於熱帶海洋性季風氣候類型。而島嶼附近海域，水溫和含鹽量都比較高，年變化又小，是典型的熱帶海洋環境。這些優越的水文氣象條件，形成了南海諸島獨特的自然風光。
這裏變幻無常的雲雨，就像是一個神奇的魔術師在炫耀著自己的法術。
剛才還是萬裏無雲，烈日當空。一會兒功夫，天上烏雲密布、暴雨如注般傾瀉下來。暴雨驟停，又升起一道道拱形的豔麗彩虹，飛架在珊瑚島的海空。這些彩虹，有的套在島東邊的霧峰雲海之上，有的落在島西邊的折射陽光下，有的橫亙在島的上空，整個小島好似在彩虹裝飾的仙境中，給人以神奇、飄渺、夢幻之感，真像是來到了一個“洞天福地”。在這裏時時刻刻都會出現風雲突變、魔鬼似的龍卷風，它呈螺旋狀急速旋轉著，大海在它麵前，突然變得如此馴服，龍卷風把海水源源不斷地旋上空中，在空中盤旋、狂舞，隨即呼嘯而去。龍身又是灰色的，它張牙舞爪，凶猛席卷而來。
中午，海上的天氣真是變幻無常，這裏還是嘩啦嘩啦地掉雨點，而太陽卻在一邊眯眯地笑著。“東邊日出西邊雨，道是無晴卻有晴，”真是一點沒錯的。有時，天空一邊是藍天白雲，一邊是大雨傾盆；有時，珊瑚島上空是亮堂堂的，四周卻黑壓壓的一片，大雨滂沱，好像突然打開了天閘，水柱直瀉而下，雨點猶如鉛沙，彙成了雨浪；有時上空布滿了層層雲雨，太陽被裹在雨雲裏，放射出一道道垂天而下的雨霞，撒落在島上，如同瀑布一般，真有“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”之感。然而，不到半小時又是雨消雲散，天空一片蔚藍，太陽光還是以它那一股熱勁，直射在珊瑚島上，刺得人們睜不開眼睛，曬得腳板發燙。但不必發愁，一會兒又會有一陣傾盆大雨把熱氣衝散，隻是下得快，收得也快。
從降雨情況來看，雖然島嶼麵積小，缺乏對流上升條件，熱對流不旺盛；加上地勢低平，潮濕空氣容易掠空而過，使南海諸島的降雨比同緯度大陸沿岸還少。但是由於南海諸島地處熱帶海洋之中，水汽充足，仍不失為中國降水最多的地區之一。
南海諸島的年平均降雨量都在１４００毫米以上，而且由北向南遞增。如東沙島為１４５９毫米，永興島為１５４５毫米，太平島則為１８４１毫米。但雨量的季節分配不均勻，如東沙島５至１０月的雨量共達１２５４毫米，約占全年雨量的８７％，其中６至９月的月雨量都超過２００毫米；永興島６至１１月的雨量共達１２３５毫米，約占全年雨量的８０％，其中７至１０月的月雨量都超過２００毫米；太平島６至１１月的月雨量全在２００毫米以上，共達１４５４毫米，約占全年雨量的７９％。降雨量的季節分配不均，是台風和季風影響的結果。豐富的雨水，成為南海諸島上唯一的淡水來源。而雨季的來臨，又會使一些島上的低窪地積水而成為湖泊或沼澤。高溫多雨的環境給這些遠離大陸的島嶼帶來了一派生機盎然的自然美景。
然而，最富詩情畫意的莫過於南海諸島的雲雨天氣了。早晨，雲彩在水天之間飄浮著，變幻著，層層疊疊。淡灰色的，層疊飄浮的雲朵，猶如國畫大師氣勢磅礴的潑墨大作：清秀的桂林獨秀峰，縹渺的黃山雲霧，挺拔的泰山極頂……而那朝霞映襯的鑲著金邊的雲，像是無數東方少女，對著南中國海這麵鏡子梳妝。這究竟是畫中景，還是景如畫？是身臨仙境，還是人在畫中？
南海諸島是中國唯一的熱帶和赤道天氣海區。這裏的氣候，與中國內陸地區具有明顯的春、夏、秋、冬和千差萬別的氣候特征完全不同。這裏終年陽光充足，炎熱多雨，高溫高濕，長夏無冬。
南海諸島全部在北回歸線以南，正午太陽升得很高，一年中有二次在正午時陽光可以垂直照射到地麵上來，所以形成了終年高溫、四時皆夏的特點。年平均氣溫在２５℃以上，居全國首位。其中東沙群島為２５１℃，西沙群島為２６４℃，南西沙群島為２７５℃；以最冷的１月份來說，東沙群島平均氣溫為２０.６℃，西沙群島為２２.８℃，南沙群島為２６.１℃。以最熱的月份平均氣溫來說，東沙群島的６月為２０.６℃，西沙群島的６月為２８.９℃，南沙群島的５月為２８.３℃。即使是最“冷”的１月，當東北大地披上銀白色盔甲，華北平原飄著鵝毛大雪，長江流域刮著呼呼北風的時候，南海諸島也依然是烈日炎炎，林木茂盛，青翠多姿，成為中國冬溫最高的地區。絕對最低氣溫也同樣是全國最高的。