公园气候是典型的亚热带高原干湿季风气候，具有“冬无严寒，夏无酷暑，四季如春，干湿分明”的特点。每年5月～10月为雨季，11月～次年4月为旱季。石林县年平均气温 18℃，最热月是 6月，平均气温21.2 ℃；最冷月是1月，平均气温 9.3 ℃；年平均降水量在 939.5 mm。雨季降水量占全年降水量的80%～88％；旱季降水量仅占12%～20%；平均湿度75%。

公园的水体可分为地表水和地下水，地表水系以巴江河为代表，巴江河源头位于公园北部乃古石林附近，呈北东-南西向径流或地下暗河伏流，穿越公园，经路南盆地，汇入南盘江，两江交汇处因断裂抬升和侵蚀溶蚀作用，形成大叠水、小叠水瀑布群。大叠水瀑布高87.8m，宽54m，是中国珠江流域上游的第一大瀑布。公园内还有长湖、月湖、圆湖等80多个天然湖泊；有黑龙潭、白龙潭、冒水洞等大小龙潭、50多个泉点（眼），已探明的地下暗河九条。

公园所在区的水资源是占全县水资源的47.9%，其中地下水资源占33.4%，公园的水资源在石林彝族自治县水资源占有重要地位，是路南盆地水资源的直接供给者。