Il clima di Molokai è tropicale e piacevole tutto l'anno. Le temperature variano di poco durante l'anno, con l'unica differenza di venti più forti durante l'autunno e l'inverno, che però sono piuttosto rinfrescanti date le temperature estive.

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A causa della geografia di Molokai, con una parte occidentale più pianeggiante e una parte orientale molto montuosa, nella parte orientale dell'isola piove molto meno che nella parte occidentale, dove, soprattutto in montagna, i rovesci cadono ogni giorno per tutto l'anno.

Anche nella sua spoglia metà occidentale, tuttavia, Molokai non è un'isola completamente arida.

Le temperature medie invernali oscillano tra i 25 e i 26 °C, mentre quelle estive sono comprese tra i 28 e i 30 °C. Su Molokai, o sulle parti accessibili all'uomo, piove molto meno che sulle altre isole Hawaii.