Si le Val de Villé bénéficie d'un climat plus rude que la plaine, la vallée est souvent plus avantagée que d'autres vallées vosgiennes, en raison de son orientation Ouest-Est.

En effet, le massif des Vosges constitue le premier obstacle sur la route des perturbations océaniques. Les quantités de pluie sont plus importantes à Villé qu'à Sélestat, distantes de seulement 15 km, mais beaucoup moins qu'à Saales ou au Champ du feu. La climatologie du Val de Villé marque en conséquence une intéressante transition entre le caractère océanique du climat vosgien et les tendances continentales bien marquées de la plaine d'Alsace.

La présence de la vigne est la meilleure des illustrations avec un vignoble encore conséquent à Albé mais aussi sur le ban communal de Villé. Ce sont par ailleurs, les deux seules communes de la vallée à bénéficier du label AOC. Le versant Sud, très bien exposé, permet la culture de la vigne jusqu'à 500 m d'altitude, notamment dans le secteur de Steige, ce qui en fait un des plus hauts vignobles d'Alsace. En effet, pour prospérer, la vigne a besoin de chaleur et sa culture n'est possible que si la température moyenne annuelle atteint au moins 9 degrés.

A Villé, la moyenne annuelle des températures est de 9,9 degrés, un demi-degré de moins qu'à Entzheim. Rappelons que Villé est à 260 m d'altitude contre 150 m à Strasbourg Entzheim. Les saisons sont contrastées, avec des printemps souvent capricieux, tantôt chauds et secs, tantôt humides et froids. Ainsi, les floraisons printanières se font avec 10 à 20 jours de retard selon les années par rapport à Sélestat. Dans la vallée, le gel est absent pendant quatre mois de l'année, de juin à septembre. Les dernières gelées peuvent avoir lieu fin mai et les premières début octobre.

Les différences de températures avec la plaine sont surtout sensibles en été. La vallée est en effet ventilée par rapport à la chaleur pesante qui stagne dans le fossé rhénan. Les situations automnale et hivernale sont complexes, notamment en cas de situation anticyclonique stable qui provoque des inversions thermiques. Il arrive fréquemment que l'avant vallée soit prise dans un épais brouillard et la froidure qui peut persister plusieurs jours, alors que Villé et le fond de la vallée seront baignés de soleil et de douceur (les écarts peuvent atteindre 15 à 20 degrés).

Quant aux précipitations, elles sont bien réparties tout au long de l'année et le cumul moyen annuel, 944 mm, est une valeur médiane entre le maximum enregistré sur les sommets de l'arrière vallée (1500 mm au Champ du Feu et au Climont) et une valeur plus réduite dans le bassin en aval de Villé, (600 à 700 mm), proches des valeurs de la plaine.

Toutes ces conditions climatiques, hydrologiques et géologiques offrent des avantages à certains arbres. Les pommiers sauvages montent au-dessus de leur altitude normale et les cerisiers en nombre donnent le célèbre Kirsch. La forêt reste un élément essentiel du paysage du Val de Villé puisqu'elle couvre environ 60 % de la superficie totale. Le fond de la vallée et les bas versants sont le domaine naturel de la chênaie-charmaie.

Le châtaignier, qui couvre actuellement bon nombre de versants est essentiellement utilisé en bois de chauffage, en raison de sa croissance rapide.

Les versants montagneux entre 400 et 900 m d'altitude, sur schistes et granites sont le domaine de la hêtraie-sapinière. Dans l'avant-vallée plus sèche, sur des sols gréseux, le sapin laisse place au pin sylvestre. Quant aux crêtes les plus élevées, le hêtre et l'épicéa dominent.