Glommavassdraget som helhet har et midlere årsavløp på 700 m3/s, tilsvarende 530 mm og en midlere fordunstning på ca. 250 mm. Dette betyr at nedbøren på årsbasis for hele vassdraget ligger i underkant av 800 mm. I vassdraget har en imidlertid store lokale nedbørvariasjoner, fra rundt 260 mm i de nedbørfattige områdene rundt Lom, som ligger i regnskygge av fjellene, og til over 1500 mm ved vannskillet mot Vestlandet. I diagrammet til venstre er vist årsvariasjoner for nedbør ved Skjåk i Ottadalen og ved Bygdin i Jotunheimen. Også temperaturen varierer sterkt mellom ulike deler av vassdraget. I deler av Østerdalen med ekstremt innlandsklima kan en få meget lave vintertemperaturer, mens andre deler av vassdraget har et mildere og mer utjevnet kystklima. Diagrammet til høyre viser årsvariasjoner for temperaturen ved Aursunden nær Røros og ved Sarpsborg.