Hay dos factores que determinan el clima de Cilleros: el carácter mediterráneo y la continentalidad. El clima mediterraneo es común en toda la geografía extremeña por la prolongada ausencia de precipitaciones en el periodo veraniego, que abarca casi desde mediados del mes de Mayo a los primeros días de Octubre; algunos años se ve interrumpida esta larga sequía por tormentas ocasionales que aportan cierta humedad al ambiente en muy escasos días. El resto del año participa de un régimen continental moderado pero en el que se manifiesta una cierta influencia atlántica, ya que la ausencia de relieves montañosos en el oeste, facilita la entrada de aire húmedo del sudoeste, moderando en parte la continentalidad y haciendo que el régimen pluviométrico se eleve por encima del resto de la Meseta Central española, al tiempo que participa más del carácter otoño-invernal que del otoño-primaveral.

El régimen de las precipitaciones se reparte en las tres cuartas partes del año, excluyendo el periodo seco de la estación veraniega. La pluviometría media de Cilleros se situa en torno a los 1.200mm (litros/metro cuadrado;), frente a los poco más de 500mm de media en la Comunidad Extremeña, lo que le permite disfrutar de un clima húmedo durante gran parte del año. Las precipitaciones en forma de nieve no son frecuentes, aunque tampoco desconocidas, casi todos los años nieva, aunque no cubra el suelo ni cuaje.

La temperatura media anual se situa entre los 13° y 14° C. El mes más frío corresponde a Enero, y los más calurosos se ponen de manifiesto casi sin interrupción desde los primeros días de Junio, prolongándose, salvo excepciones, a los últimos días de Septiembre, con valores mínimos por debajo de los 0° C en invierno y máximos por encima de los 40° C en verano. La mayoría de las heladas lo son por irradiación y bajo condiciones de tiempo anticiclónico fuertes, descendiendo porcas veces por debajo de -5° C.

Cilleros, por su situación en la vertiente atlántica de la Península Ibérica, se haya abierto a las situaciones metereológicas provinientes del Atlántico. El viento dominante es del oeste-suroeste, muy por encima que su opuesto, y los vientos del sur; el viento del norte es poco significativo al estar protegido de los mismos por el relieve montañoso. En general es una zona poco ventosa, aunque se han superado los 100 km/h de velocidad en contadas ocasiones y bajo condiciones de tiempo borrascoso.

En cuanto al resto de meteoros, el rocío suele darse en unos 50 días al año, siendo particularmente intenso en la época otoño-invernal. Su aporte de agua a la superficie del suelo no está estudiada pero debe ser estimable, manteniendo un cierto tempero a la vegetación herbácea en los periodos secos. La escarcha, similar al rocío, se forma bajo condiciones anticiclónicas de cielos despejados y tiempo frío, dándose de media unos 20 días de escarcha al año, sobre todo en las zonas llanas y bajas. La niebla no es un meteoro frecuente, la mayoría de las veces es por irradiación debido al fuerte enfriamiento por las largas noches del invierno y cuando el índice de humedad atmosférica es alto; su frecuencia oscila entre los 5 y 10 días al año. En cuanto a las tormentas, Cilleros no es una zona frecuente, en promedio no pasan más allá de 10 días y se reparten principalmente durante la primavera y los primeros días del verano, ya que la zona montañosa favorece la ascensión del aire cálido e inestable para su formación.