Լոռու մարզը գտնվում է Հայաստանի հյուսիսում և առանձնանում է համեմատաբար խոնավ կլիմայով։ Լոռին և Տավուշը համարվում են երկրի ամենախոնավ մարզերից։ Մարզի լեռնային դիրքը (միջին բարձրությունը՝ 1600–1700 մ, առավելագույնը՝ 3196 մ) պայմանավորում է կլիմայական բազմազանությունը։
Միջին և բարձրադիր գոտիներում կլիման բարեխառն լեռնային է՝ տևական և ցուրտ ձմեռներով ու համեմատաբար տաք, խոնավ ամառներով։ Ձմռանը ձևավորվում է կայուն ձնածածկույթ։
Նախալեռնային գոտում կլիման ավելի մեղմ է՝ մերձարևադարձային հատկանիշներով․ այստեղ ամառները չափավոր շոգ և համեմատաբար չոր են, իսկ ձմեռները՝ մեղմ։ Տարածքը ագրոկլիմայական առումով դասվում է ինտենսիվ ոռոգման գոտուն
Լոռու մարզում առանձնացվում են մի քանի կլիմայական ենթաշրջաններ՝ պայմանավորված ռելիեֆով և բարձրությամբ.
Օդի միջին ջերմաստիճանը ձմռանը կազմում է մոտ −4.8°C, իսկ ամռանը՝ մինչև +18°C։ Տարեկան տեղումները առատ են՝ միջինում 600–700 մմ: Քամիները հիմնականում ուղղորդվում են Փամբակ և Դեբեդ գետերի հովիտներով։ Ամենաքամոտ հատվածը Պուշկինի լեռնանցքն է, որտեղ քամու արագությունը երբեմն հասնում է 43–53 մ/վ։ Տարածքում հաճախ են դիտվում մառախուղներ (մինչև 139 օր տարեկան), ամպրոպներ (50–70 օր), երբեմն նաև կարկուտ։