İlçede Akdeniz iklimi hüküm sürmektedir. Ege Bölgesi'nde yer alması nedeniyle kışları ılık ve yağışlı, yazları sıcak ve kuraktır. Devamlı hafif rüzgârlı günler mevcuttur. Yaz sıcaklığı ortalama 24-34°C'dir. Kışlar ise; ılıktır. Özellikle yazları tüm çevre kavurucu sıcaklıkta iken, Ayvalık'ta, genellikle öğle saatlerinde başlayan batıdan ve kuzeyden esen imbat ve poyraz ilçeyi serinletir. Bu rüzgarlar bölgede yaşayan zeytin ağacına güç, yağına da lezzet katar. İlçenin bu özelliği sayesinde Dünya’nın oksijen bakımından en yüksek oranlarına sahip Kaz Dağları’nın oksijenini bölgeye taşır. Bazı yazlar da "meltem" rüzgârları eser.
Turizm alanında büyük bir potansiyele sahip olan Ayvalık, ziyaretçilerine turistik faaliyetler açısından çok çeşitlilik gösteren bir destinasyon noktasıdır.Popüler turizm anlayışında ilk akla gelen kum, deniz, güneş tatili arayanlara başta Sarımsaklı Plajları ile hitap eder. Kilometrelerce uzunluğunda ve metrelerce eninde jeolojik dönemlerde oluşmuş volkanik, tene yapışmaz özel kum yapısı sayesinde ziyaretçilerine konforlu bir plaj keyfi sunan, berrak Ege sularının birleştiği bir nokta olan Sarımsaklı Plajı, kesintisiz geniş kumsal alanları ile ferah bir kıyı dinlencesi sağlar. Denizin derin noktalarına kadar ulaşan altın sarısı kumları her yaştan misafirine yüzme keyfini doyumsuz kılar. Alibey Adası Plajları, Duba Plajı, Altınova Plajı, Sarımsaklı Plajları, Badavut kıyıları ve el değmemiş, saklı köşeleri, her kültürden, her yaş grubundan, her yaşam tarzından ziyaretçiye plaj ve deniz keyfini gönüllerince yaşatır.
Plaj kıyılarından iç kesimlere doğru ilerledikçe Doğa Turizmi açısından eşsiz, el değmemiş ormanları ve Türkiye’deki önde gelen büyüklükteki Ayvalık Adaları Tabiat Parkları ile ziyaretçilerine; yürüyüş, bisiklet ve bu faaliyetler sonrası dinlence alanları, seyir tepeleriyle harikulade bir görsel ziyafet çekeceğiniz Şeytan Sofrası tepesi, Cennet Tepesi gibi noktaları saymakla bitmez.Kültür turizmi arayanlara özellikle mimari yapıları ile nostalji yaşatan sokakları, sarımsak taşından yapılmış tarih kokan evlerin cumbaları, her köşeyi döndüğünüzde farklı renklerin ve farklı dokuların çekiciliği üst sıralardadır.
Tüm bu turistik faaliyetlerde konaklama ihtiyaçlarını karşılamak üzere onlarca Turizm İşletme Belgeli Otel ve bunun yanı sıra Butik Otel, Pansiyon, Kamp Alanları ile ziyaretçilerin ihtiyaçları karşılanmaktadır.35 kilometreyi aşkın Ege Denizine kıyıları bulunan Ayvalık, yat ve tekne meraklılarına onlarca doğal koyunun yanı sıra, başta Ayvalık Setur Marina, Sadan Yat Çekek Yeri gibi liman işletmeleri ile yat turizminde de önemli bir yere sahiptir.Alışveriş turizminde de son yıllarda önemli bir potansiyele sahip olan Ayvalık, merkezinde her perşembe günü kurulan pazar ve haftanın yedi günü açık çarşı ve alışveriş merkezleri sayesinde, özellikle Yunanistan'ın Midilli adasından olmak üzere, on binlerce turiste günü birlik ziyaretlerinde alışveriş imkanı sunar.
Coğrafi ve çevre koşulları ile Kuzey Ege Bölgesi, Akdeniz mutfak kültürünün yaşatıldığı ender yerlerden biridir. Özellikle ot mezeleri, zeytinyağlı yemekleri, deniz ürünleri ve lezzetli Girit kaynaklı yemekleri, yurt içi ve yurt dışında ün salmakta, bu yemeklerin lezzetini duyan ve yöreye gelen misafirler olmaktadır.Türkiye’de Akdeniz mutfağının önemli bir göstergesi olan Kuzey Ege Bölgesi ve bu bölgenin içinde yer alan Ayvalık mutfağı ile gastronomi turizmi açısından ön plana çıkmaktadır. Bu bağlamda Ayvalık’ın gastronomi geçmişi ve Akdeniz mutfağındaki zenginliği dikkat çekmektedir. Kendine özgü ve farklı yemek kültürünü birleştiren Ayvalık mutfağının gastronomi turizmi alanında zengin bir potansiyele sahip olduğu görülmektedir.
Ayvalık köklü tarihi ile farklı medeniyetlere ev sahipliği yapmıştır. Hikayelere sahip yapılar, kiliseler, manastırlar ve camiiler bulunmaktadır. Bu yapıların bazıları halen ayakta dururken, bir kısmından geriye sadece birkaç duvar parçası kalmıştır, birkaçı ise geçen yıllara meydan okuyamamakla birlikte, bir taş duvar, bir sütun, bir girifti ile günümüze kadar ulaşmıştır.Çınarlı Cami, Ayazma Kilisesi, Ayışığı Manastırı, Profit İliyas Kilisesi, Ayos Dimitriyos, Taksiyarhis Kilisesi, Ayos Yannis/Saatli Camii, Meryemana Kilisesi, Ayos Yorgis/Çınarlı Camii, Kato Panaya Kilisesi/Hayrettinpaşa Camii, Faneromeni Kilisesi (Ayazma), Aya Triyada, Ayos Nikolaos/Biberli Cami, Ayiu Vasiliyu, Aya Triyada, Ayos Dimitriyos, Panaya Kilisesi, Ayos Pandeleymonas, Ayos Nikolaos, Ayos Yannis, Ayiu Nikolau Manastırı, Aya Paraskevi Manastırı, Çamlı Manastırı, Leka Panaya Manastırı/Koruyan Meryem Manastırı, Ayışığı Manastırı, Ayos Apostolos Manastırı, Tavuk Adası Manastırı, Güvercin Adası Manastırı/Aya Yorgi Manastırı, Profit İliya Manastırı, Kızlar Manastırı.