A Köppen éghajlati osztályozási rendszere szerint a Big Bend Nemzeti Park forró, félszáraz éghajlattal (Bsh) rendelkezik.
A park éghajlata drámai ellentéteket mutat, éghajlatára jellemezhetőek a szélsőségek. A száraz és forró késő tavaszi és nyári napok az alacsonyabban fekvő helyeken gyakran meghaladják a 38 ° C. fokot. A tél általában enyhe, de néha fagypont alatti hőmérséklet is előfordul. A folyó mentén találhatómenti 1800 méterlábtól (550 m) magasságának távolsága miatt a Chisos-hegységben találhatóa 7887 m magasságba emelkedő Emory-csúcsig 7887terjedő méter,magasságkülönbségek miatt a park területén a nedvességpáratartalom és a hőmérséklet nagyon változatos, mely variációkváltozatossága hozzájárulnakhozzájárul a növények és állatok élőhelyeinek kivételes sokféleségéhez. A parkban néhány faj, például a Chisos tölgy ''(Quercus graciliformis)'', az Egyesült Államokban sehol máshol nem találhatók meg.
A 190park kmdéli hosszúságúhatárát folyó,képező amely190 akm parkhosszúságú délifolyón határát képezi, magában foglaljatalálható a látványos Santa Elena, Mariscal és Boquillas kanyonokatkanyonok. A [[Chihuahua (állam)|Chihuahuan]]-sivatag e részén kanyargó Rio Grande három, elsősorban mészkő felemelkedéseken keresztül majdnem függőleges falú mély kanyonokat vágott át. A nyílt sivatagi területeken a rendkívül produktívtermékeny Rio Grande parti övezet számos növény- és állatfajt, valamint jelentős kulturális erőforrásokat tartalmaz. A vegetatív öv a patakok mentén nyúlikbenyúlik a sivatagba. A park biológiai sokféleségének jelentős részét a növények és állatok elszigetelt populációi képviselik.
A határtól délre Chihuahua és Coahuila mexikói államok fekszenek, valamint a növény- és állatvilág újonnan védelem alá vont területei, amelyek Maderas del Carmen és Cañón de Santa Elena néven ismert régiók.
