İlçenin içinde yer aldığı Yukarı Kelkit Vadisi havzası, Doğu Karadeniz Bölgesinin iç kesiminde, Giresun dağlarının güney eteklerinde olmasından dolayı, Karadenizin bu yüzünde, Karadeniz ardı iklim görülmektedir.Bu açıdan kısmen Gümüşhane Torul, Artvin Şavşat, Yusufeli, Tokat Reşadiye bölgeleri örnek gösterilebilir.Bölge ılıman ve sert, soğuk iklimin tüm özelliklerini yansıtır.Kelkit Havzasındaki mikroklima iklim ve ılıman yapısı ile iklimsel özellikleri ile tarım ürünlerinin Türkiyede en iyi yetiştirildiği, pek çok farklı iklim ürünlerinin aynı bölgede yetiştiği ve küresel ısınmadan en son ve en az etkilenecek olan bölgelerden biridir.İklime bağlı olarak ilçenin dağlık alanları çam ormanları ile kaplıdır, yer yer meşe ormanları ve yüksek dağ çayırları bulunmaktadır.Yüksek kesimlerde yaylacılık eğilimi hala devam etmektedir.Gölova köylerinin yaylası olan Karnus, bölgenin en önemli yaylalarından biridir.İlçenin kuzey kesiminde de çam ormanları görülmektedir.