Klimaet er relativt mildt om vinteren og varmt om sommeren. Den årlige middeltemperaturen er 8-10 °C. Middeltemperaturen i januar er -5 °C i nord og -3 °C i sør. I juli er middeltemperaturen 19 °C i nord og 23 °C i sør. Høyeste målte temperatur er 41 °C, laveste -36 °C. Moldova får gjennomsnittlig 370-520 mm nedbør i året. Men det er store variasjoner fra år til år, slik at landet flere ganger har vært rammet av lange tørkeperioder. Størstedelen av regnet kommer om sommeren, ofte i form av kraftige regnskyll som bidrar til erosjon.