Bên cạnh vị trí địa lý, các đặc điểm địa hình, đặc biệt là độ cao, hướng các dãy núi chính, độ che phủ rừng cũng có vai trò rất quan trọng trong sự phân hóa khí hậu theo từng vùng, lãnh thổ cụ thể. Sự phân bố lần lượt từ Tây sang Đông núi trung bình, núi thấp, gò đồi, đồng bằng, đầm phá, cồn đụn cát chắn bờ và biển, trong đó đồi núi chiếm gần 75,9% diện tích tự nhiên của tỉnh đã gây ra sự giảm dần nhiệt độ không khí từ Đông sang Tây, gia tăng lượng mưa từ Đông sang Tây và từ Bắc xuống Nam. Lượng mưa gia tăng ở miền núi trung bình phía Tây và Tây Nam có liên quan chặt chẽ đến hướng các dãy núi chính. Các dãy núi trung bình Tây A Lưới, động Ngại, Đông A Lưới - Nam Đông nằm theo hướng Tây bắc - Đông Nam nối liền dãy núi trung bình á vĩ tuyến Bạch Mã - Hải Vân tạo thành bức tường vòng cung thiên nhiên chắn gió Tây Nam khô nóng vào mùa hè và đón gió Đông Bắc về mùa đông. Đối với gió mùa Đông Bắc bức tường vòng cung đón gió này vừa chuyển hướng gió từ Đông Bắc sang Tây Bắc, vừa ngưng tụ hơi ẩm lại ở sườn phía Đông và sườn phía Bắc gây ra mưa lớn tại A Lưới - Nam Đông - Bạch Mã - Phú Lộc và là một trong các trung tâm mưa địa hình vào loại lớn ở nước ta. Nếu như dãy Trường Sơn đón gió Đông Bắc gây mưa lớn vào mùa đông thì cũng dãy núi này lại giữ ẩm gây mưa lớn ở phía Tây Trường Sơn và tạo gió Tây Nam khô nóng vào mùa hè trên lãnh thổ này.