Klimat umiarkowany ciepły, przejściowy między morskim nad wybrzeżem Bałtyckim i o wzrastających ku wschodowi cechach kontynentalnych, występują charakterystyczne silne wiatry i szybkie zmiany pogody. Średnia temperatura w styczniu od –7°C na wschodzie do 0°C na wybrzeżu, w lipcu ok. 17-18°C. Najniższa odnotowana temperatura –43°C, najwyższa 37°C.

Opady głównie latem, średnio roczne wynoszą ok. 600–800 mm i więcej, szczególnie w zachodniej części Wysoczyzny Żmudzkiej. Rozwnięta gęsta sieć rzek (na 1 km² przypada 0,4 km rzeki) typu równinnego, zasilanych przede wszystkim wodami ze stopionych śniegów, co jest przyczyną gwałtownego wzbierania stanów wód na wiosnę i występowaniem licznych powodzi. Największa rzeki: Niemen o długości w granicach Litwy 469 km, wraz z dopływani: Wilią, Niewiażą, Dubisą oraz górny bieg Windawy. Na Litwie znajduje się ponad 4000 jezior zajmujących 1,5% powierzchni kraju, najwięcej na Nizinie Wilejsko-Żejmiańskiej, głównie pochodzenia polodowcowego. Największe jezioro to Drukšiai (przy granicy z Białorusią), najgłębsze Tauroginie (maksymalna głębokość 60,5 m), najdłuższe (typu rynnowego) to Asveja o długości 30 km.