El clima en Payo de Ojeda se enmarca dentro de un patrón mediterráneo continentalizado, caracterizado por marcados contrastes estacionales. Los inviernos suelen ser fríos y con mayor precipitación, especialmente en diciembre, cuando las lluvias alcanzan su punto más alto, mientras que en verano, en particular en agosto, las precipitaciones son escasas y las temperaturas elevadas. La influencia de la situación geográfica en Palencia acentúa estas diferencias, con inviernos húmedos y veranos secos y calurosos.
La meteorología de Payo de Ojeda favorece que la época más agradable para actividades al aire libre sea durante la primavera y el otoño, cuando las temperaturas son moderadas y las lluvias no predominan. La estación más cálida se experimenta en julio, con temperaturas elevadas, y la más fría en enero, con temperaturas que pueden ser bastante bajas. En conjunto, el clima en Payo de Ojeda refleja un equilibrio entre los extremos propios de su carácter continental y mediterráneo, condicionando el tiempo en Payo de Ojeda a lo largo del año.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.