La Guinée équatoriale connaît un climat équatorial chaud et humide sur l'ensemble de son territoire. Les températures moyennes se maintiennent le plus souvent entre 24 et 28 degrés, avec une amplitude annuelle très faible. L'humidité relative demeure élevée toute l'année et descend rarement en dessous de 75 % sur les zones côtières.
Cette régularité thermique s'explique par la position du pays dans le golfe de Guinée, à quelques degrés de l'équateur, et par l'influence des masses d'air océaniques. Les variations perceptibles concernent davantage les précipitations et l'ensoleillement que la température.
Le Rio Muni alterne deux saisons sèches et deux saisons des pluies. La première période sèche s'étend approximativement de décembre à février, la seconde de juillet à août. Entre ces deux séquences s'intercalent des mois nettement plus arrosés, marqués par des averses convectives de fin d'après-midi et par de fréquents orages.
Les cumuls annuels atteignent couramment 1 500 à 3 000 millimètres selon les secteurs, les valeurs les plus fortes concernant l'intérieur forestier et les versants exposés au flux de mousson.
Bioko présente des cumuls encore plus élevés, en particulier sur ses versants méridionaux qui comptent parmi les points les plus arrosés du continent africain, avec plusieurs milliers de millimètres par an. Le relief volcanique de l'île accentue les précipitations par effet orographique et entretient une couverture nuageuse quasi permanente en altitude, autour du Pico Basilé.
Annobón, plus au sud et davantage exposée aux influences océaniques, bénéficie d'un régime légèrement plus tempéré et d'une saison sèche mieux marquée. Les températures y restent modérées par les alizés et par la fraîcheur relative des eaux environnantes.
Cette abondance d'eau soutient la forêt dense qui recouvre une grande partie du pays et rend possibles les cultures de cacao sur Bioko ainsi que celles de café, de manioc et de banane plantain sur le continent. Elle complique en revanche l'entretien des routes et impose des ouvrages de drainage dans les zones urbaines.
Les autorités et les organisations régionales suivent par ailleurs l'évolution du trait de côte et l'érosion littorale, deux phénomènes que les rapports climatiques associent à la hausse du niveau marin dans le golfe de Guinée.