El clima en Poleñino se caracteriza por ser de tipo mediterráneo continentalizado, con una marcada diferencia entre las estaciones. Los inviernos son fríos, con temperaturas que bajan notablemente, mientras que los veranos alcanzan temperaturas elevadas, especialmente en julio, que suele ser el mes más caluroso. La influencia de la altitud y la proximidad a la cordillera favorece un contraste climático importante entre las estaciones, con inviernos secos y fríos y veranos secos y calurosos.
La meteorología de Poleñino muestra que las lluvias se concentran principalmente en otoño, siendo mayo el mes más lluvioso, aunque en general la estación más seca es el verano. La distribución de las precipitaciones refleja la influencia de las borrascas atlánticas en otoño y la relativa estabilidad en verano. La época más agradable para actividades al aire libre suele ser la primavera y principios del otoño, cuando las temperaturas son moderadas y el tiempo suele ser estable y soleado.
Normales climáticas WorldClim 2.1 para el periodo 1970–2025.