El clima de Molokai es tropical y agradable todo el año. Las temperaturas varían muy poco a lo largo del año, con la única diferencia de que en otoño e invierno soplan vientos más fuertes, pero son bastante refrescantes dadas las temperaturas veraniegas.

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Debido a la geografía de Molokai, con una parte occidental más llana y una parte oriental muy montañosa, llueve bastante menos en el este de la isla que en el oeste, donde, especialmente en las montañas, caen chubascos todos los días del año.

Sin embargo, incluso en su desnuda mitad occidental, Molokai no es una isla completamente árida.

Las temperaturas medias en invierno oscilan entre los 25 y los 26 °C, mientras que en verano se sitúan entre los 28 y los 30 °C. En Molokai, o en las partes accesibles al ser humano, llueve bastante menos que en las demás islas hawaianas.