Capital do estado de Tocantins, a cidade de Palmas possui clima tropical com estação seca no inverno e comportamento climato-meteorológico com variações pouco significativas. Observa-se nítido efeito de continentalidade no clima da cidade.
A temperatura apresenta característica de isotermia com a diferença entre as temperaturas médias do mês mais quente e a do mês mais frio menor que 5°C.
A distribuição da precipitação é bem definida. A estação chuvosa vai de Outubro a Abril, sendo Janeiro o mês mais chuvoso, quando o acumulado mensal atinge, em média, 245mm. Os meses mais secos vão de Maio a Setembro. Neste período, a precipitação média fica abaixo dos 30mm mensais. Julho é o mês do ano com menor índice de chuvas.
A umidade relativa do ar é mais elevada no período do verão e início do outono (Dezembro a Abril), apresentando valores médios próximos a 80%. De Junho a Outubro, a umidade relativa entra em declínio e apresenta médias mensais abaixo de 70%. Agosto tende a ser o mês mais seco, com 48% de umidade.
As temperaturas máximas tendem a ocorrer nos meses de Agosto e Setembro, quando atingem valores máximos médios próximos de 35ºC. O mês de Julho tende a ser o mais frio, atingindo mínima média de 15ºC. A temperatura média anual da cidade é de 26ºC.
Tipos de solo encontrados: Cambissolos, Latossolos, Litólicos e Terra Roxa Estruturada.
Médias mensais:
| Jan | Fev | Mar | Abr | Mai | Jun | Jul | Ago | Set | Out | Nov | Dez | |
| Temperatura Máxima (°C) | 30,7 | 30,5 | 31,4 | 31,6 | 32 | 32 | 32,4 | 34,5 | 35,2 | 33,1 | 31,3 | 30,5 |
| Temperatura Mínima (°C) | 20,8 | 20,5 | 21,0 | 21,8 | 18,9 | 16,4 | 15,4 | 16,4 | 19,3 | 21,0 | 21,2 | 21,2 |
| Temperatura Média (°C) | 25,3 | 25,2 | 25,5 | 25,5 | 24,6 | 23,2 | 22,9 | 24,3 | 26,5 | 26,4 | 25,6 | 25,4 |
| Precipitação Média (mm) | 245 | 220 | 170 | 100 | 15 | 5 | 0 | 5 | 20 | 120 | 195 | 210 |
| Umidade Relativa (%) | 80 | 82 | 83 | 80 | 74 | 64 | 54 | 48 | 52 | 69 | 75 | 79 |