La variación de tipos de clima que tiene la parroquia Santa María del Toachi, se debe principalmente a la variada topografía que presenta el territorio.
La parroquia presenta un tipo de clima húmedo sin déficit de agua, se ubica en pisos altitudinales comprendidos entre 120 y 1340 msnm y abarca el 85,96% del territorio.
A altitudes entre 1340 y 2153 msnm se observa un clima subhúmedo con moderado déficit y representa el 10,20% de la parroquia. Mientras que el clima subhúmedo con pequeño déficit de agua, se encuentra entre 2153 y 2560 msnm y abarca el 3,84% siendo el de menor extensión.
La precipitación media anual en la parte occidental de la parroquia muestra rangos desde 1250 hasta 2000 mm de precipitación, abarcando a centros poblados como: Poza Honda, Tigre Bajo, La Angostura, El Moral,
La Francia, Coop. Salto de Bimbe, San Carlos, Santa Rita, Bimbe del Toachi entre otros, siendo las de menor precipitación. Mientras que en la parte oriental presenta rangos que van de 2000 hasta 3000 mm de precipitación, que incluye a los centros poblados El Salto del Bimbe, Fuerzas Unidas, Provincias Unidas,
La Forestal, El Cisne, El Mirador, la Victoria entre otras, siendo las de mayor rango.
Al igual que el régimen de precipitación, la temperatura es variada en la parroquia. Comprende temperaturas entre 26 °C hasta 13 °C. Las zonas más frías se encuentran en la parte oriental de la parroquia y las zonas más cálidas en la parte occidental