Klimat Martynika leży w strefie klimatu równikowego, wybitnie wilgotnego. Wpływ na klimat mają północno-wschodnie pasaty i ciepłe prądy morskie, oraz poziom nasłonecznienia. thumb|320px|Mont Pelée Temperatury są wysokie, typowe dla klimatu równikowego. Średnia roczna wynosi około 26 °C. W półroczu zimowym średnie temperatury wynoszą 24 °C, a latem 28 °C. Dobowe wahania są niewielkie, a na wyspie nie odnotowuje się temperatur ekstremalnych, które łagodzone są przez wiatry. Maksymalne wartości w ciągu dnia sięga 30–33 °C.
Opady są obfite, typowe dla obszarów równikowych. Największe ilości występują po stronie zawietrznej, gdzie średnia roczna opadowa wynosi 3000 mm, czasami dochodząc do nawet 5000 mm. Najmniejsze opady występują po stronie zawietrznej, czyli w południowej i w południowo-zachodniej części wyspy. Średnia roczna wynosi około 1500 mm. W półroczu zimowym występuje pora sucha, ale okres ten także nacechowany jest opadami. Największe opady występują w półroczu letnim. Region cechuje się wysoką wilgotnością powietrza. Martynika leży na trasie cyklonów tropikalnych.
Wody Martynika posiada gęstą sieć krótkich rzek, które spływają ze zboczy górskich do Morza Karaibskiego i Atlantyku. Rzeki są zasobne w wodę i cechują się występowaniem bystrzy i wodospadów.