Boliwia stanowi pod względem klimatycznym swoisty fenomen, gdyż jej granice obejmują tereny reprezentujące w zasadzie wszystkie podstawowe typy klimatyczne: od klimatu tropikalnego panującego na nizinnym dorzeczu Amazonki, po arktyczny klimat pokrytych wiecznym śniegiem szczytów Andów. Większość obszarów kraju charakteryzuje się niewielką zmiennością klimatyczną na przestrzeni roku, lecz jednocześnie dużą nieprzewidywalnością pogody.
Warunki klimatyczne panujące w poszczególnych regionach Boliwii to przede wszystkim wynik położenia geograficznego (bliskość równika) oraz wysokość nad poziomem morza. Pozostałe czynniki to różnorodność ukształtowania terenu, aktywność pasatów, arktycznych wiatrów południowych i fenomenu El Niño. Temperatury w poszczególnych regionach Boliwii zależą przede wszystkim od wysokości względnej terenu i charakteryzują się umiarkowanymi różnicami w poszczególnych porach roku. Na większości obszarów obfitsze opady występują latem (na półkuli południowej lato trwa od grudnia do marca) oraz w północnej części kraju. Pora deszczowa rozpoczyna się w listopadzie i utrzymuje się do marca. Charakteryzuje się wysokimi temperaturami i wysoką wilgotnością.
Na nizinach znajdujących się na północy i wschodzie kraju panuje wilgotny klimat tropikalny, który charakteryzują wysokie temperatury w ciągu całego roku, wysoki wskaźnik opadów oraz wysoka wilgotność. Średnia temperatura roczna oscyluje wokół 30°C. Wiatry pochodzące z niziny amazońskiej przynoszą obfite opady, nierzadko burze.
Niziny położone w centralnej części kraju charakteryzuje klimat tropikalny wilgotny lub suchy (w zależności od pory roku).
Na południu kraju, w regionie Chaco, panuje klimat subtropikalny, suchy. W styczniu północne wiatry przynoszą opady i wilgoć jednak pozostałe miesiące są zazwyczaj suche, dni gorące, a noce chłodne. Najwyższa temperatura powietrza w Boliwii wyniosła 47°C i została odnotowana właśnie na terenie Chaco. Południowe wiatry mają istotny wpływ na klimat Chaco, ich przybycie zwiastują zwykle burze.
Temperatury i natężenie opadów w górskiej części Boliwii charakteryzuje się znaczną różnorodnością. Region Yungas to obszar na który oddziaływają silnie wilgotne i deszczowe wiatry z tropikalnej północy, przynoszące rocznie opady o natężeniu około 1500 mm.
Górskie doliny Cordillera Oriental cechują umiarkowane temperatury i średnie, roczne opady wielkości 640 – 760 mm. Temperatury andyjskie są tym niższe, im wyższa jest wysokość nad poziomem morza. Opady śniegu pojawiają się począwszy od wysokości 2000 m n.p.m. Powyżej 5500 m n.p.m. panuje klimat polarny i występują lodowce. Najwyższe szczyty górskie przyjmują postać śnieżnych pustkowi charakteryzujących się silnymi wiatrami.
Na andyjskim płaskowyżu Altiplano, nawiedzanym przez silne, zimne wiatry, panuje klimat zimny i suchy, który cechują duże różnice temperatur dnia i nocy oraz ilość opadów malejąca z północy na południe kraju. Średnia temperatura w ciągu dnia wynosi zwykle od 15 do 20°C, choć latem może dochodzić do 27°C. Po zmroku temperatura gwałtownie spada i często zbliża się do 0°C.
Na wybrzeżu najwyżej położonego, żeglownego jeziora Titicaca panuje klimat umiarkowany, choć przymrozki zdarzają się praktycznie każdego miesiąca, a opady śniegu nie należą do rzadkości.