Büyük Menderes Ovası, Ege Bölgesi'nin kıyı kesiminde konumlanarak, iklim özellikleri bakımından Akdeniz ikliminin etkisi altındadır. Bu bölge, yazın sıcak ve kurak, kışın ise ılıman ve yağışlı havaların hâkim olduğu bir yapıya sahiptir. İç kesimlere doğru gidildikçe karasal iklim etkilerinin artması beklenirken, Büyük Menderes Ovası'nın coğrafi konumu bu durumu değiştirmektedir.

Büyük Menderes Ovası'nda karasal iklim görülmez. Büyük Menderes Ovası, Ege Bölgesi'nin Asıl Ege Bölümü'nde yer alır ve bu bölümde Akdeniz iklimi hakimdir. Akdeniz ikliminde yazlar sıcak ve kurak, kışlar ise ılık ve yağışlıdır. İç Batı Anadolu Bölümü'ne gidildikçe yüksekliğin artması ve denize olan uzaklığı sebebiyle iklim karasallaşır ve karasal iklim özellikleri görülmeye başlar. Ancak Büyük Menderes Ovası bu bölümde değil, kıyı kesiminde yer alır.