Климат Кантабрии находится под смягчающим влиянием Гольфстрима. И побережье, и горы имеют влажный атлантический климат с обильными и постоянными осадками в течение года - от 1000 до 1200 мм. Последнее является наиболее неизменной особенностью Кантабрии.
Температуры в регионе обычно не превышают максимальных значений 30°C, а средние остаются ниже 20°C. Температурный спектр составляет от 8 до 15°C.
В низменностях умеренный климат со стабильной температурой в течение всего года. Зимы обычно не слишком холодные, и температура редко опускается до отрицательных значений, в среднем 10°C. Аналогичным образом, летом температура обычно не превышает 30 °C, а обычно приближается к 20 °C.
Внутри исчезает тепловая мягкость, контраст между зимой и летом увеличивается в зависимости от высоты и местных условий. Так, в высокогорных долинах зимой обычно бывает температура -5°C. Бывают два, три и даже четыре месяца морозов. Это означает, что в самых высоких частях самого гористого сектора региона (1200 метров над уровнем моря) значительная часть осадков выпадает в виде снега в период с марта по октябрь, что уже является горным климатом.
Южнее, в долине Эбро, климат становится крайне средиземноморским, а количество осадков падает еще больше, достигая 800 мм в год. Зимы холодные и продолжительные, с частыми морозами. Лето сухое и теплое, но не экстремальное (среднедневные максимальные температуры в самом теплом августе не превышают 30°С). Из-за водохранилища Эбро зимой часто бывает туман.