Por su ubicación geográfica a La Convención le correspondería un clima tropical, pero, debido a lo accidentado de su territorio, se dan en ella una enorme variedad de climas. En la región serrana predomina el clima frío y seco propio de los Andes, en la ceja de selva el clima se suaviza a medida que se desciende, llegándose a calificar “de eterno verano”, con 24º de temperatura media, a la altura de Quillabamba, 1050 m.s.n.m., capital de la provincia. En la región de la selva baja predomina el clima tropical.

La topografía determina, también, en la provincia convenciana los promedios de precipitaciones y humedad de cada región y lugar. En la ciudad de Quillabamba la media de precipitaciones anuales es de 985.5 M.M. y la humedad es el 71%, mientras que en la selva baja las precipitaciones anuales alcanzan los 2.200 M.M. y la humedad supera el 90%.