Brak bariery gór powoduje dużą zmienność pogody – w zimie na wybrzeżu może padać śnieg, a w lecie temperatury mogą osiągać 40–45 °C. 13 września 1922 roku, w miejscowości Al-Azizijja w północno-zachodniej części kraju odnotowano temperaturę 58 °C, która przez 90 lat była uznawana za najwyższą odnotowaną temperaturę powietrza w historii. Ponowne analizy tych pomiarów wykazały, że badacz popełnił błąd, odnotowując temperaturę wyższą o około 7 stopni od rzeczywistej.
Opady na wybrzeżu przypadają na okres od października do kwietnia i osiągają 500–750 mm. Najwyższe opady, przynoszone przez deszczowe wiatry z zachodu i północnego zachodu, odnotowywane są we wschodniej części Dżabal Nafusa i na wzniesieniach Al-Dżabal al-Achdar. Najwyższe opady w rejonie nadbrzeżnym notuje się na Półwyspie Barka – maksymalnie do 600 mm rocznie. Strefa nadbrzeżna Trypolitanii otrzymuje około 450 mm rocznie, a im dalej na południe tym opady są niższe. Południowe krańce Trypolitanii otrzymują rocznie 150 mm deszczu. Od kwietnia do października wybrzeże znajduje się pod silnym wpływem mas zwrotnikowego powietrza, toteż wybrzeże Libii w tym okresie otrzymuje znikome opady deszczu, a w okresie czerwiec-wrzesień opady w ogóle nie występują.