La Dominique connaît un climat tropical humide, chaud toute l'année et fortement influencé par le relief. Les températures varient peu d'un mois à l'autre, alors que les précipitations changent beaucoup selon la saison, l'altitude et l'exposition aux alizés. L'île compte parmi les plus arrosées des Petites Antilles.
Située dans la zone intertropicale, entre la Guadeloupe et la Martinique, l'île ne connaît pas d'hiver marqué et la durée du jour reste à peu près stable au fil de l'année. L'océan limite les écarts de température et entretient une humidité élevée, particulièrement sensible dans les vallées et sous le couvert forestier.
Sur le littoral, la température moyenne se situe autour de 26 à 27 degrés, avec des après-midi proches de 30 degrés pendant les mois les plus chauds et des nuits rarement inférieures à 20 degrés. En montagne, le thermomètre perd plusieurs degrés et les hauteurs deviennent fraîches, surtout la nuit et par temps couvert. Les alizés soufflent du nord-est ou de l'est la majeure partie de l'année et rendent la chaleur plus supportable sur la côte atlantique.
La période la plus sèche s'étend en général de février à mai. Les averses ne disparaissent pas pour autant, mais elles sont plus courtes et le soleil domine sur la côte ouest. La saison des pluies couvre approximativement les mois de juin à novembre, avec des épisodes orageux parfois intenses, des crues rapides des rivières et un risque accru de glissements de terrain sur les pentes. Décembre et janvier forment une période de transition encore assez humide.
La saison des ouragans de l'Atlantique court officiellement du 1er juin au 30 novembre, avec une activité maximale entre août et octobre. L'ouragan David a ravagé l'île en août 1979, moins d'un an après l'indépendance. En août 2015, la tempête tropicale Erika a provoqué des pluies diluviennes, des coulées de boue et de nombreuses victimes. Le 18 septembre 2017, l'ouragan Maria, de catégorie 5, a touché directement la Dominique et endommagé la grande majorité des habitations, des routes et des forêts. Depuis, l'île s'est engagée dans un programme de reconstruction visant à mieux résister aux catastrophes climatiques.
Les montagnes centrales arrêtent une grande partie de l'humidité apportée par les alizés. La côte orientale, exposée au vent, et l'intérieur reçoivent des pluies abondantes et régulières. La côte occidentale, dite sous le vent, où se trouvent Roseau et la plupart des villages du littoral caraïbe, bénéficie d'un temps nettement plus sec et ensoleillé. Ce contraste explique aussi la présence de formations végétales plus sèches sur certaines pentes de l'ouest.
Les massifs du centre, autour du Morne Diablotins et du Morne Trois Pitons, reçoivent plusieurs mètres de pluie par an. Les nuages s'accrochent aux sommets une grande partie de la journée, même en saison sèche, et alimentent une forêt dense, des fougères arborescentes et un réseau hydrographique très fourni. Le dicton local attribue à l'île 365 rivières, une pour chaque jour de l'année, image populaire plutôt que décompte précis, mais révélatrice de l'abondance de l'eau.