死海所处地区的气候是干燥而又炎热的,冬季温暖无冰冻期,气温较高,平均为摄氏14～17℃；夏季炎热,平均气温为摄氏34℃,最高气温可达摄氏51℃.湖面表层（40米以上）水温摄氏19～37℃；深层（40～100米）水温摄氏22℃.干燥少雨,年平均降雨量约50毫米,而年蒸发量约为140毫米.
由于死海没有出水口,流入死海的约旦河水量每年约5亿立方米,但因为这里太干燥,又太炎热,流入湖中的河水大都变成了蒸气,故而死海的进水量和蒸发量几乎相等.
由于死海的水蒸发量大,在阳光照耀下,水面有时也可见到腾起的阵阵雾气.湖水蒸发了,而湖水所带来的盐分却留在死海中,经过千年万年,越积越多,使湖水中含盐度高达23～25％,比一般海水含盐量高出20多个百分点,使死海成了一个天然的大盐库.
死海的食盐蕴藏量可以供给40多亿人食用2000年.据统计,死海水里含有多种矿物质：63.7亿吨氯化钙,135.46亿吨氯化钠（食盐）,20亿吨氯化钾,此外还有溴、锶、镁等.