Nghệ An nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, chịu sự tác động trực tiếp của gió mùa Tây Nam khô, nóng (tháng 4 - 8) và gió mùa Đông Bắc lạnh, ẩm ướt (tháng 11 - 3 năm sau).
Nghệ An có đặc trưng của khí hậu vùng Bắc Trung Bộ, nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, chịu sự tác động trực tiếp của gió mùa Tây Nam khô và nóng (từ tháng 4 đến tháng 8) và gió mùa Đông Bắc lạnh, ẩm ướt từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau).
Lượng mưa tại các vùng trồng cam Vinh ở Nghệ An rất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây cam. Tổng lượng mưa trong năm thường cao hơn 1.500 mm, và phân bổ tương đối phù hợp theo các giai đoạn và thời kỳ sinh trưởng của cây cam. Vùng Xã Đoài có lượng mưa bình quân năm là 1.700 mm, thường phân bố không đều, tập trung vào tháng 9, 10. Ngược lại các tháng 6, 7 và 8 có gió Tây Nam khô nóng thổi mạnh gây khô hạn. Tại vùng Phủ Quỳ có lượng mưa trung bình năm của vùng là khoảng 1.600 mm, tháng có mưa nhiều nhất là tháng 8 và tháng 9.
Về nhiệt độ, chế độ nhiệt của vùng trồng cam là rất phù hợp. Các tiêu chuẩn nhiệt độ trung bình, tối cao và tối thấp và diễn biến nhiệt độ các tháng đều thích hợp với cây cam, đặc biệt tại các thời kỳ sinh trưởng của cây cam như ra lộc, ra hoa và kết trái.
Nhiệt độ trung bình của các vùng trồng cam đều nằm trong khoảng 23 - 24 độ C. Hơn nữa, khi so sánh với các yêu cầu sinh thái, có thể thấy rằng không có tháng nào trong năm có nhiệt độ trung bình lớn hơn 38 độ C hoặc nhỏ hơn 13 độ C.
Ở vùng Xã Đoài, nhiệt độ không khí trung bình năm của vùng là 24,3 độ C. Nhiệt độ trung bình tối cao là 27,8 độ C; tối thấp là 20,5 độ C. Còn vùng Phủ Quỳ, do nằm ở vùng khas cao nên nhiệt độ không khí trung bình năm khoảng 23,2 độ C.
Ẩm độ không khí trung bình trong năm khá cao, thường trên 80%, sự chênh lệch giữa độ ẩm các tháng vùng Phủ Quỳ không lớn, dao động từ 1 - 8%, trong khi chênh lệch về độ ẩm giữa các tháng vùng Xã Đoài lớn hơn, khoảng từ 2 đến 17%. Ẩm độ tương đối đạt cực đại vào các tháng 2, 3 và cực tiểu vào các tháng 6, 7. Độ ẩm không khí ở vùng trồng cam cao hơn so với độ ẩm trung bình của cả tỉnh (thường lớn hơn 85%) và có chiều hướng tăng lên theo hướng từ Đông sang Tây.
Lượng bốc hơi vùng trồng cam Vinh có giá trị cực đại vào các tháng 5,6,7 (> 100 mm) và cực tiểu vào tháng 3 (< 50 mm). Tổng lượng bốc hơi trung bình hàng năm là khoảng 870 mm (bằng 1/2 lượng mưa). Lượng bốc hơi trong vùng nghiên cứu có giá trị trung bình năm thấp hơn so với mức trung bình của toàn huyện.
Tổng lượng bức xạ khoảng từ 100 - 120 Kcl/cm2/năm, năng lượng bức xạ cực đại xuất hiện vào khoảng tháng 7(15,1 Kcl/cm2) và thấp nhất vào tháng 2 (3,7 Kcl/cm2). Cùng với đó, tổng số giờ nắng trung bình năm vùng Xã Đoài khoảng 1.520 giờ, vùng Phủ Quỳ khoảng 1.600 giờ.
Trong số các yếu tố về khí hậu thì yếu tố lượng mưa, độ ẩm không khí và lượng bốc hơi là các yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến cây cam, đặc biệt là ảnh hưởng đến chất lượng quả. Cụ thể như sau:
Giống cam Xã Đoài sinh trưởng và phát triển trong vùng khí hậu có lượng mưa trung bình năm từ 1.700 - 1.800 mm, tổng lượng bốc hơi lớn hơn 900 mm. Các giống cam Xã Đoài, Vân Du và Sông Con trồng tại vùng Phủ Quỳ phân bố ở vùng có lượng mưa và độ ẩm nhỏ hơn so, với lượng mưa trung bình năm dao động trong khoảng từ 1.600 - 1.700 mm, tổng lượng bốc hơi nhỏ hơn 900 mm.
Như vậy, chất lượng đặc thù của cam Vinh phụ thuộc chủ yếu vào các điều kiện tự nhiên (địa hình, lượng mưa, độ ẩm không khí và lượng bốc hơi, tính chất đất và hàm lượng vi chất trong đất) cũng như các tác động của con người thông qua tập quán canh tác, chăm sóc cây cam. Cụ thể như sau:
Giống cam Xã Đoài trồng tại vùng Xã Đoài sinh trưởng và phát triển tốt trong vùng khí hậu có lượng mưa trung bình năm từ 1700-1800 mm; tổng lượng bốc hơi lớn hơn 900 mm; nhiệt độ trung bình năm trong khoảng 23- 25 độ C. Giống cam này phù hợp với các loại đất phù sa chua, độ dốc nhỏ, thành phần cơ giới từ thịt pha cát và sét đến sét.
Chất lượng cam Xã Đoài trồng tại vùng Xã Đoài được quyết định chủ yếu bởi các tính chất đất như Côban, Môlípđen, Đồng, Kẽm, Đạm tổng số, Lân tổng số, Kali tổng số, độ chua của đất và hàm lượng sét trong đất. Đặc biệt, hàm lượng Côban, Môlípđen có một ý nghĩa rất quan trọng trong sự cấu thành chất lượng cam Xã Đoài.
Giống cam Xã Đoài, Vân Du và Sông Con trồng tại vùng Phủ Quỳ phân bố ở vùng có lượng mưa và độ ẩm nhỏ hơn so với vùng Xã Đoài, với lượng mưa trung bình năm dao động trong khoảng từ 1600-1700 mm; tổng lượng bốc hơi nhỏ hơn 900 mm; độ ẩm trung bình năm trên 85% và nhiệt độ trung bình năm trong khoảng 22 - 23 độ C. Cây phù hợp ở vùng có độ dốc từ 0 - 15 độ, trên đất phát triển trên phù sa cổ, đất phát triển trên đá bazan, đá vôi và trầm tích có sự xen kẹp với thềm phù sa cổ, có thành phần cơ giới thịt pha cát và sét đến sét.
Chất lượng cam Xã Đoài trồng tại Phủ Quỳ có mối quan hệ chặt chẽ với các hàm lượng dinh dưỡng trong đất như: Độ chua, Cacbon hữu cơ, Đạm tổng số, Lân tổng số và dễ tiêu, Kali tổng số và dễ tiêu, Môlípđen, Côban, Bo và hàm lượng sét trong đất.
Chất lượng cam Vân Du được quyết định chủ yếu bởi các tính chất đất: độ chua của đất, Lân tổng số và Lân dễ tiêu, Kali tổng số và dễ tiêu, Đồng, Kẽm, Côban và hàm lượng sét trong đất. Chất lượng cam Sông Con được quyết định chủ yếu bởi các tính chất đất: độ chua; Cacbon hữu cơ tổng số, Đạm tổng số, Kali tổng số và dễ tiêu, hàm lượng sét trong đất, Đồng, Kẽm, Môlípđen và Côban.