La regione geografica in cui è collocata Castellaneta Marina è caratterizzata da un clima di tipo mediterraneo con un periodo di aridità che va da maggio a settembre e una temperatura media annuale di 16°C.

Mediamente le precipitazioni si aggirano sui 440 mm annuali e sono concentrate nel periodo autunno-invernale, da ottobre a marzo.

Il microclima del posto è influenzato dalla presenza della pineta che ombreggia l'abitato, tanto da far godere in estate di qualche grado centigrado in meno rispetto alle zone aperte circostanti.

Diagramma climatico ottenuto dalle medie delle rilevazioni eseguite in trenta anni dalla capannina metereologica dell'Aeronautica Militare sita in Ginosa Marina (località limitrofa a Castellaneta Marina).
L'area punteggiata corrisponde al periodo di aridità.