El clima en Orellana la Vieja se caracteriza por ser mediterráneo continentalizado, con veranos calurosos y secos, especialmente en julio, y inviernos fríos y con mayor presencia de precipitaciones durante la estación invernal. La influencia interior de la península y la escasa influencia marítima contribuyen a un marcado contraste entre estaciones, donde las temperaturas extremas son habituales. La distribución de las lluvias es más abundante en invierno, siendo diciembre el mes más lluvioso, mientras que el verano presenta una notable sequedad, con julio como el mes más seco.
La meteorología de Orellana la Vieja refleja un patrón en el que las condiciones más agradables para actividades al aire libre suelen darse en primavera y otoño, cuando las temperaturas son moderadas y las precipitaciones aún no son excesivas. La influencia del clima mediterráneo y la ubicación en Extremadura aportan un carácter seco y soleado en la mayor parte del año, especialmente durante los meses estivales, aunque las temperaturas invernales pueden ser bastante frías en las noches.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.