El Parque Natural de Peñalara se encuentra en el Sistema Central, en la denominada Sierra de Guadarrama, concretamente en la ladera sur bajo la cota más alta de esta sierra, el Pico de Peñalara (2.414 msnl). Este sistema montañoso debido a su orientación noreste suroeste supone una barrera natural a los flujos de aire húmedos procedentes del atlántico y condiciona, en gran medida, su climatología y la del valle y laderas contiguas.

Es una climatología compleja si se tiene en cuenta que se encuentra flanqueado al sureste por la denominada Cuerda Larga, con elevaciones considerables, y que también influye sobre las masas de aire procedentes del Sur. Esta orientación, su elevación y compleja orografía dan lugar a un variado clima alpino, típico de alta montaña aunque modulado por el clima mediterráneo continentalizado de las mesetas circundantes. Las condiciones meteorológicas a la que se encuentra expuesta esta región están condicionadas por el forzamiento sinóptico, aunque cuando es débil, aparecen importantes efectos locales tales como nieblas, nubosidad y precipitación de tipo orográfico, acusados gradientes térmicos fruto de las grandes variaciones en altitud y radiación así como complejos patrones de precipitación y circulación de viento. Son frecuentes las inversiones térmicas, los estancamientos de aire y las circulaciones locales de viento con flujos de ladera y vientos de valle.

Las temperaturas medias mensuales en las cotas más altas oscilan entre los 0ºC de medias mensuales durante los meses de invierno, a los 6ºC en los meses de verano con mínimos puntuales que han alcanzado hasta los -18ºC en las olas de frío y los 26ºC durante las olas de calor. La amplitud térmica es mayor en las zonas bajas del valle, con máximas y mínimas más acusadas. Por otro lado, las precipitaciones están en torno a los 1300 litros anuales, siendo gran parte de esta precipitación en forma de nieve durante los meses de invierno.