大沼国定公園の区域は北海道最南端部に位置しているため、道内の自然公園では最も温暖な地域にあたります。
大沼地区は海抜100mを多少超える程度ですが高原状の地形となっているために、真夏でも気温が30℃を超えることはほとんどありません。冬には最低気温が－10℃を下回る日もしばしばみられ、公園内の湖沼群はいずれも全面結氷します。
降水量は北海道内では平均的な年間1000mm前後で、季節的には5月と秋季に多くなります。
湖畔の四季
◇春
3月、結氷していた湖面が開けると南の地方で越冬していた水鳥たちが北帰行の途上でしばらく立ち寄ります。4月中旬になると湖畔のあちこちでミズバショウが開花し、ウグイスのさえずりが春の訪れを告げます。
5月になると新緑がいっせいに芽吹き、春本番です。南の国から鳥たちが繁殖にやってくると、林の中は急に賑やかになります。また、湖畔ではカワセミやアオサギが小魚などの獲物を狙う姿が見られるようになります。
◇夏
ヨシが湖面にそよぐ風にたなびく頃になると、たくさんの雛を連れたカルガモたちの姿が見られ、沼は賑やかになります。エゾノヒツジグサの花が咲くのは6月になってから、7月にはヒシやネムロコウホネも湖面に彩りを添えます。
◇秋
9月になると湖面を渡る風に秋を感じられるようになります。10月は紅葉の季節、中旬が一番の見頃です。駒ヶ岳を背景とした湖畔から、あるいは島巡りから の日本庭園的な景観が、彩りを一層引き立てます。この頃、繁殖を終えた鳥たちが沼や林に集まってきます。このうち大沼、小沼に飛来する水鳥は、最盛期には 5,000羽程度にもなります。
◇冬
駒ヶ岳に冠雪がみられるようになると、冬の訪れです。12月になると湖畔も雪化粧します。そして一年でもっとも静かなシーズン。湖は一面氷に覆われ、わずかに開いた湖面で水鳥たちが冬を越します。3月になると寒さもやわらぎ、再び湖面が姿を表します。