El clima de Huancavelica fluctúa entre ambientes templados y fríos, variando a extremo frío en la puna. Sus cuatro regiones naturales (quechua, suni, puna y janca), sin embargo, permiten el desarrollo de variadas especies botánicas y la existencia de asentamientos humanos, si bien de poca o mediana densidad, habilitados para ciertas faenas agrícolas. Las diferencias de altitud, además, determinan variedad micro climática: en la vertiente occidental el clima varía de árido a subhúmedo a medida que la altura y las precipitaciones pluviales alcanzan 70mm cerca de la costa, en tanto pueden llegar a los 800mm en pisos ecológicos mayores a 4800 metros sobre el nivel del mar.
En el sector interandino las precipitaciones son abundantes; se inician en octubre y se prolongan hasta abril, siendo su pico en febrero. Aquí la temperatura disminuye a razón de 0.72 grados centígrados por cada 100 metros de incremento de altitud. El sector nororiental, Tayacaja, tiene un estatuto climatológico especial debido a su cercanía a la selva, llegando a tener 2000mm anuales de recepción pluvial. Sus temperaturas son más elevadas con un promedio de 19 y 24 grados.
En las laderas andinas de la parte oriental, al ascender por las cordilleras de Churcampa, Acobamba o Angaraes, se aprecia un clima templado tropical con temperaturas de entre 13 y 19 grados. Las punas de la región Suni predominan en el área central con frío seco de altura, y temperaturas que varían entre los 7 y 15 grados. En las faldas de los nevados y glaciares es característico un clima semejante al polar, pudiéndose medir temperaturas que van entre los 0 y 7 grados. Camino hacia la costa, al llegar a las partes bajas de Castrovirreyna y Huaytará, el clima es tropical, de desierto y de estepa, con temperaturas que van de los 15 a los 21 grados.
Las lluvias también varían en relación directa con la altitud y la disposición topográfica. En la vertiente del Pacífico las precipitaciones son escasas en promedio, la estación húmeda comprende los meses de noviembre a abril y la estación seca de mayo a octubre; esta es la mejor temporada para visitar Huancavelica.
En términos generales predomina el frío soportable, con amplia oscilación entre el dia y la noche, entre el sol y la sombra. A mayor altitud el clima es muy seco, con frecuencia de heladas, hielo y granizo. La temperatura promedio anual es de 9 a 11 grados, con variaciones a lo largo del año.
La diversidad climática de Huanca tiene una estrecha relación con el relieve y la altitud. La presencia de la cordillera de los Andes provoca el descenso de las temperaturas promedio a niveles inusuales para la zona tropical en que se encuentra el país. De esta manera, observamos en el departamento un clima tropical de sabana, con vientos cálidos y húmedos en las yungas fluviales de la cuenca del Mantaro.