El clima en Martiago se caracteriza por ser mediterráneo continentalizado, con inviernos fríos y veranos cálidos. La influencia de la altitud y la proximidad a la meseta castellanoleonesa acentúan el contraste entre estaciones, haciendo que las temperaturas extremas sean frecuentes en invierno y verano. La meteorología de Martiago muestra una distribución de precipitaciones que alcanza su pico en invierno, principalmente en diciembre, mientras que en los meses estivales, especialmente en agosto, las lluvias son escasas, favoreciendo periodos secos y soleados.
El tiempo en Martiago durante la primavera y el otoño suele ser agradable, con temperaturas moderadas y menor probabilidad de precipitaciones. La estación más lluviosa en la región coincide con el invierno, cuando las borrascas atlánticas aportan mayor humedad. La época más favorable para actividades al aire libre suele ser la primavera, cuando las condiciones atmosféricas son más benignas y el clima resulta más cómodo para disfrutar del entorno rural de esta localidad salmantina.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.