El clima es subtropical serrano con estación seca invernal. Las temperaturas medias oscilan desde los 28ºC en verano, a los 17ºC en invierno, los registros máximos absolutos de 40 º C indican veranos calurosos. Las precipitaciones son de 1800 mm anuales, concentradas durante los meses estivales. Durante el período invernal son habituales las nevadas en las cumbres serranas.
Debido a las intensas precipitaciones estivales se aconseja visitar el parque durante los meses de abril y noviembre.
Calilegua exhibe una notable biodiversidad, característica de los ambientes selváticos. En el se han registrado 123 especies de árboles, 77 de helechos, 120 mamíferos y 350 de aves y esto considerando solamente algunas de las formas de vida más conspicuas. A ellos debemos sumar innumerables enredaderas, orquídeas, arbustos y bromelias entre los vegetales y las numerosas formas de insectos y otros invertebrados que pueblan estas selvas y bosques. Toda esta diversidad se distribuye en distintos pisos, originados en las diferencias de altura, temperatura, humedad. Así es posible reconocer ascendiendo desde el llano chaqueño (a unos 200 m sobre el nivel del mar, la selva de transición o de pedemonte; la selva montana, el bosque montano, el pastizal montano o de neblina y los prados altoandinos.
Muchas de las especies presentes se hallan en riesgo de extinción, como la Taruca o Huemul del norte, el Yaguareté y el Águila poma. Otras constituyen significativas rarezas como la Rana Marsupial y el Surucuá aurora (un ave emparentada con el quetzal centroamericano). También habitan Ardillas Rojas, Monos Capuchinos, Corzuelas, Zorros de monte y el Coendú, el puerco espín local.
Administración de Parques Nacionales