Koh Tao heeft een subtropisch klimaat. Het ondervindt effecten van zowel de Noord-oost moesson, als de Zuid-west moesson. De Noord-oost moesson domineert vanaf half oktober tot begin december, gedurende die periode is er veel regen. De Zuid-west moesson is mild. 
De hoogseizoenen om Koh Tao te bezoeken zijn van februari tot april, en van juli tot september.