受季风影响，黄海冬季寒冷而干燥，夏季温暖潮湿。10月至翌年3月，盛行偏北风，北部多为西北风，平均风速为 6～7米/秒；南部多北风，平均风速为8～9米/秒。 常有冷空气或寒潮入侵、强冷空气能使黄海沿岸气温下降10～15°C。4月为季风交替季节，风向不稳定。5月，偏南季风开始出现。6～8月，盛行南到东南风，平均风速5～6米/秒。常受来自东海北上的台风侵袭，大风主要随台风而产生。黄海海区 6级（10.8～13.8米/秒）以上的大风，四季都有出现，但以冬季强度大，春季次数多。大风区多位于渤海海峡至山东半岛顶端成山角一带、千里岩和济州岛等附近海域。
黄海平均气温1月最低，为-2～6°C，南北温差达8°C；8 月最高，平均气温全海区25～27°C。年平均降水量南部约1000毫米，北部为 500毫米；6～8月为雨季，降水量可占全年的一半。冬、春季和夏初，沿岸多海雾，尤以7月最多。黄海西部成山角至小麦岛，北部大鹿岛到大连，东部从鸭绿江口、江华湾到济州岛附近沿岸海域为多雾区。其中成山角年均雾日为83天，最多一年达96天，最长连续雾日有长达27天的记录，有“雾窟”之称。