El clima en Osa de la Vega se caracteriza por ser mediterráneo continentalizado, con marcadas diferencias entre las estaciones. Los inviernos son fríos, especialmente en enero, mientras que los veranos alcanzan su punto más cálido en julio, con temperaturas que pueden ser bastante elevadas. La influencia continental provoca un contraste notable entre el verano y el invierno, con inviernos secos y temperaturas que pueden descender por debajo de cero durante las noches. La distribución de las precipitaciones muestra un pico en diciembre, en plena estación invernal, siendo los meses estivales, especialmente agosto, los más secos del año.
El tiempo en Osa de la Vega suele ser más agradable a finales de primavera y principios de otoño, cuando las temperaturas son moderadas y las lluvias no son tan frecuentes. La meteorología de la zona refleja su ubicación en una zona interior, donde las condiciones climáticas se ven influenciadas por la altitud y la influencia continental, creando un clima con contrastes acusados. La época más adecuada para actividades al aire libre suele ser la primavera, cuando el clima es más benigno y las lluvias aún no predominan.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.