Климат Тихого океана очень разнообразен, что обусловлено его большими размерами. Средняя температура воздуха над Тихим океаном в феврале +26 ° С — +27 ° С у экватора, −20 ° С в Беринговом проливе и около −10 ° С у берегов Антарктиды. Средние температуры августа близ экватора составляют 26 ° С — +28 ° С, 8 ° С в Беринговом проливе, −25 ° С у берегов Антарктиды. В среднем температура воды в Тихом океане на 2 ° С выше температуры воды в Атлантическом и Индийском океанах. Это является следствием того, что значительная часть Тихого океана находится в теплых широтах, и ограниченности связей с Северным Ледовитым океаном. Характерным признаком циркуляции поверхностных вод у берегов Евразии является теплое течение Куросио.
Среднегодовое количество осадков в океане близ экватора составляет более 3000 мм, в умеренных широтах — 1000 мм на западе и 2000—3000 мм на востоке. Наименьшее количество осадков выпадает на севере океана (100 мм) и возле Антарктиды (до 100 мм).
Для умеренных широт характерны туманы, которые наиболее густые в районе Курильских островов. В целом воздух над акваторией Тихого океана насыщен влагой.
Климат Тихого океана довольно разнообразен, что вызывает формирование различных условий для развития жизни. В распространении флоры и фауны океана хорошо выражена зональность. Планктон представлен одноклеточными водорослями (более 1300 видов) и мелкими ракообразными. На дне существуют около 4000 видов водорослей и 29 видов морских трав. В водах холодных и умеренных широт интенсивно развиваются бурые водоросли. В Южном полушарии растет Макроцистис — водоросль-гигант, которая достигает в длину 200 м. В тропиках распространены фукус, большие зеленые и особенно известняковые красные водоросли из семейства коралловых, которые вместе с коралловыми полипами образуют рифы. Зообентос представлен моллюсками, ракообразными, иглокожими, коралловыми полипами.
Огромное давление и низкие температуры воды на глубине уменьшают видовой состав животных и заставляют их приспосабливаться к суровым условиям жизни. Так, на глубине 8,5 км живет всего 45 видов, которые являются малоподвижными и работают как «фильтры», пропуская через желудочный тракт огромное количество ила — основного источника питания на этих глубинах.
Тихий океан полон эндемиков и гигантов. Здесь живет много видов рыб, которые не сохранились в других океанах, млекопитающие-эндемики — морские котики, сивучи, каланы. В северной части океана живут гигантские мидии и устрицы, а в экваториальной зоне — двустворчатые моллюски тридакны, масса которых достигает 300 кг.