Temperatury w ciągu całego roku są stosunkowo niskie. Zimą w najzimniejszym miesiącu lutym, na wybrzeżu, oraz na wyspach średnie wartości utrzymują się na poziomie −1 – −2 °C. Izotermy zimowe mają przebieg południkowy. W zimie temperatura wody na powierzchni otwartego morza spada do +1° – +3° C, a przy brzegach, w zatokach i cieśninach − poniżej 0° C. Morze zamarza zwykle w okresie grudzień − styczeń, lód topnieje w kwietniu. Na wschodnich krańcach Estonii jest zimniej i średnie wartości wynoszą około −6 °C. Latem różnice termiczne są minimalne i w całym kraju w najcieplejszym miesiącu lipcu wartości te utrzymują cię na poziomie 17–18 °C. Temperatury powyżej 30 stopni należą do rzadkości, które z reguł zdarzają 1-3 razy w roku.
Opady atmosferyczne wynoszą od 500 mm na zachodzie do 700 mm na wzgórzach morenowych. Najwięcej opadów notuje się w okresie letnim. W zimie braki ciepła w znacznej mierze wypełniają przepływy ciepłego powietrza z Atlantyku. Parowaniu ulega jedynie 50–60% opadów, stąd charakterystyczna dla Estonii jest nadmierna wilgotność. Pogoda w Estonii zmienia się w każdej porze roku, w związku z częstymi zmianami masy powietrznej. Nadchodzenie wilgotnego i ciepłego morskiego powietrza powoduje, w zimie pochmurną pogodę, częste odwilże, mokry śnieg i deszcz, natomiast latem ochłodzenie i deszczową pogodę.