През Странджа минават южните средиземноморски циклони към Черно море. Билото на планината задържа до известна степeн югозападните ветрове, идващи от Източна Тракия и североизточните – от Черно море. Независимо че през зимата Странджа се намира в ядрото на средиземноморските циклони, поради което времето е топло (0.5 – 2.5º С) и богато на валежи, нерядко се явяват резки застудявания. Така в Малко Търново при средна януарска температура 0.9º С, е измерена абсолютна минимална температура -22.9º С. Валежите през зимата са обилни. Лятото е слънчево и сухо, но поради близостта на Черно море не е така горещо. Юлските температури са между 21º и 22.5º С, като не са редки екстремни температури 34º - 40º С. Високи стойности има относителната влажност на въздуха – около 68%. Независимо от това летните валежи са малко. Пролетта е по-хладна, отколкото във вътрешността на страната, есента в замяна на това е по-топла. Зимният максимум на валежите, жълтоземните почви по р. Велека и съответната растителност недвусмислено говорят за силното средиземноморско влияние.

Странджа е основен вододаен район. Около 500 кв км в нея обаче са заети от карстови полета с типични карстови форми – кари, ували, въртопи, пещери, понори. Най-голямо значение от карстовите феномени на Странджанския район имат карстовите извори. Известни са около 150, но само 30 от тях имат дебит над 1 л/сек. Най-големият е Докузак (Девет извора) – между М. Търново и с. Стоилово. Сред останалите по-известни са Големият врис в М. Търново, Бакаджишкият врис и Катун край с. Звездец.