Vịnh Bắc Bộ là một vùng biển nằm ở phía Đông Bắc Việt Nam, có khí hậu nhiệt đới gió mùa với đặc điểm thời tiết luôn thay đổi theo mùa trong năm. Vào mùa đông, từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, vịnh chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, mang theo không khí lạnh từ lục địa Trung Quốc và khiến thời tiết trở nên se lạnh, có lúc nhiệt độ giảm xuống dưới 15 độ C, trời thường có sương mù, đôi khi xuất hiện mưa phùn nhẹ. Biển ở thời điểm này có thể trở nên động, sóng cao, không thích hợp cho các hoạt động du lịch hoặc đánh bắt xa bờ. Nhìn chung, từ tháng 12 đến tháng 2 là thời kỳ lạnh nhất trong năm, đặc biệt khi các đợt rét tăng cường tràn xuống khu vực.

Đến mùa hè, tức từ tháng 5 đến hết tháng 10, tầng khí quyển ở Vịnh Bắc Bộ chuyển sang chịu ảnh hưởng của gió mùa tây nam, thời tiết thường oi nóng và độ ẩm cao. Nhiệt độ trung bình dao động từ 25 đến 33 độ C, trời nhiều nắng xen kẽ các đợt mưa rào lớn vào chiều tối do hội tụ gió và hơi nước từ biển, đôi khi xuất hiện giông lốc mạnh hoặc mưa đá cục bộ. Đây cũng là mùa bão, với trung bình 4-6 cơn bão mỗi năm đổ bộ trực tiếp hoặc gây ảnh hưởng đến khu vực vịnh, kéo theo mưa lớn, sóng biển dâng cao và nguy hiểm cho tàu thuyền ngoài khơi. Ngoài ra, lượng mưa vào mùa hè chiếm tới 70% tổng lượng mưa cả năm ở khu vực này, dẫn đến nguy cơ ngập úng tại các vùng ven biển khi mưa lớn kéo dài.

Vào các thời điểm chuyển mùa giữa các tháng, thời tiết Vịnh Bắc Bộ có sự thay đổi đột ngột, với các hiện tượng như sương mù dày đặc vào sáng sớm và mưa phùn kéo dài. Chênh lệch nhiệt độ ngày và đêm có thể cao, đặc biệt vào mùa đông, gây cảm giác lạnh buốt về sáng sớm nhưng lại ấm áp vào ban ngày. Độ ẩm không khí biến động liên tục, ảnh hưởng không nhỏ tới sức khỏe con người và hoạt động kinh tế ven biển. Dù vậy, nhờ vị trí địa lý đặc thù, vịnh Bắc Bộ vẫn sở hữu những thời điểm lý tưởng cho du lịch biển vào đầu hè và cuối thu, khi biển lặng hơn, ít bão, thời tiết dịu mát và cảnh quan vô cùng đẹp mắt.