Климат заповедника «Кивач» изучен со времени 11000 лет назад до современности. За это время климат неоднократно менялся, в целом от позднего дриаса к климатическому оптимуму голоцена (6000–5000 л. н.) происходило ритмично направленное потепление, а от него к настоящему времени — в целом похолодание. Определены 26 экстремумов похолодания и 25 экстремумов потепления, новая волна потепления датируется примерно серединой XX века. Исходя из наблюдаемой цикличности климатических изменений за исторический период, в XXI веке вероятно похолодание, аналогичное «малому ледниковому периоду».
Именно климат обуславливает тот или иной растительный покров. В настоящее время климат заповедника определяет господство здесь бореального (северного) хвойного леса, называемого в Евразии тайгой. Здесь высокая влажность, обилие осадков и, по крайней мере, два месяца без заморозков и четыре месяца со средней температурой выше плюс 5 градусов по Цельсию.
Климат заповедника характеризуется как переходный от морского к континентальному и относится к атлантико-арктической зоне умеренного пояса. Наиболее низкие температуры воздуха приходятся на январь — февраль, наиболее высокие на — июль. Средняя температура года — плюс 2,4 градуса, января — минус 11 градусов, июля — плюс 16,5 градусов. В любой сезон погода неустойчива, главным образом из-за частых циклонов, на образование которых в наибольшей степени оказывает влияние Атлантический океан и его теплое течение Гольфстрим, или из-за вторжения холодных арктических антициклонов.
В среднем за год территория заповедника получает мало солнечного тепла. К тому же это наиболее облачный район России: в среднем более половины дней в году бывают пасмурными. Зимой световой день слишком короток. Зато летом, в связи с длительностью светового дня (около 20-ти часов) и наибольшей высотой солнца над горизонтом, тепловые условия резко улучшаются и примерно соответствуют средним широтам России. На протяжении 52 суток (с 27 мая по 17 июля) здесь царствуют белые ночи, когда вечерние сумерки переходят в утренние без темноты. Благодаря столь длинному световому дню, а также контрастным ночным и дневным температурам, и создаются условия, способствующие быстрому развитию растительности.
Заповедник относится к одним из самых увлажненных районов Карелии, за год здесь выпадает 625 мм в год — это более полутоны воды на каждый квадратный метр земли. Больше всего их приходится на вторую половину года (около 400 мм). Наиболее сырым месяцем является август со средней суммой осадков 84 мм. Общее число дней с осадками — 181 день (сто дней в году идут дожди и столько же — снег). Снежный покров в заповеднике сохраняется в течение пяти с половиной месяцев (171 день), с начала января и по начало апреля он обычно выше 30 см. Самые же высокие отметки его высоты достигаются обычно в начале марта, это чуть выше 60 см (в отдельные годы — до 80 см). Леса и болота способствуют накоплению снега, медленному таянию и сохранению запасов влаги в почве.
Заповедник относится к тому району Карелии, где под влиянием особенностей рельефа происходит искажение ветрового поля. Если для Карелии характерно преобладание на протяжении года ветров южного, юго-западного и западных направлений, то в районе Кондопоги чаще дуют ветры северного и юго-восточных направлений, что вызвано влиянием грядовых холмов, ориентированных с северо-запада на юго-восток. В годовой розе ветров «Кивача» равно преобладают ветра юго-западного, южного и северного направлений. То же самое — в розах ветров для весны и осени. Зимой же господствует юго-западный перенос ветра, летом — северный.
В целом, климатические условия заповедника относительно мягкие. Для местного климата характерна продолжительная умеренно-холодная (но с частыми оттепелями) и снежная зима, достаточно сухая весна, прохладное лето, короткая и более теплая по сравнению с весной осень. Особенностью климата заповедника «Кивач» является достаточно высокая изменчивость наступления сезонов, составляющая от полутора до двух месяцев: для зимы 56 дней (крайние сроки 22 октября и 17 декабря), для весны 65 дней (25 января и 31 марта), для лета — 45 дней (19 мая и 3 июля), для осени 47 дней (9 августа и 25 сентября).
В «рейтинге тепла» за период с 1970 по 2005 гг. лидирует 1989 календарный год (4,6°С), на втором месте 2000 год (4,3°С), на третьем — 2005 год (3,9°С).
В «рейтинге холода» первую строчку занимает 1985 год (-0,0°С), вторую делят 1978 и 1987 годы (0,1°С), на третьем месте — 1976 год (0,4°С).
В «рейтинге увлажнения» с 1967 по 2005 гг. уверенно лидирует 1981 год (914,7 мм), затем идет 1992 год (791,2 мм), на третьем — 2004 год (779,4 мм). В «рейтинге сухости» на первом месте — 1972 год (387,1 мм), на втором — 1999 год (468,1 мм), на третьем — 1971 год (470,1 мм).