Klimaet i Pangea varierede fra region til region, men det kan generelt beskrives som følger:
Tropisk:Ækvatorregionen Pangea var præget af et varmt, fugtigt klima med rigelig nedbør. Denne region var hjemsted for frodige regnskove og andre tropiske økosystemer.
Tempereret:Pangeas mellembreddegrader oplevede et tempereret klima med moderate temperaturer og årstidsvariationer. Disse regioner var hjemsted for en række plante- og dyreliv, herunder skove, græsarealer og ørkener.
Polar:De polare områder i Pangea var kolde og tørre, med lange, mørke vintre og korte, kølige somre. Disse regioner var hjemsted for tundraøkosystemer og var sandsynligvis dækket af is i vintermånederne.
Klimaet i Pangea ændrede sig også over tid. I den sene palæozoikum-æra oplevede Jorden en periode med global opvarmning kendt som Carboniferous Rainforest Collaps. Denne begivenhed var forårsaget af en kombination af faktorer, herunder vulkanudbrud og frigivelse af metan fra havbunden. Den resulterende stigning i drivhusgasser førte til en stigning i de globale temperaturer og et skift i klimaet fra fugtigt til tørt.
I den mesozoiske æra begyndte klimaet i Pangea at køle ned igen. Dette skyldtes det gradvise opbrud af superkontinentet og dannelsen af nye havbassiner. Den resulterende stigning i overfladearealet gjorde det muligt for mere varme at blive absorberet af havene, hvilket førte til et fald i globale temperaturer.