Il clima di Mouthe è moderatamente continentale, con inverni molto freddi, in cui la temperatura è spesso sotto lo zero, ed estati miti o piacevolmente calde.
La città si trova nell'est della Francia, ai piedi del massiccio del Giura, la catena di montagne che separano la Francia e la Svizzera, a 950 metri sul livello del mare, nella regione Borgogna-Franca Contea, e nel dipartimento del Doubs.
La valle dove si trova Mouthe è conosciuta come la "piccola Siberia", in effetti la città possiede il record del freddo in Francia: addirittura -41 °C, registrati nel 1985. E comunque, durante l'inverno, non sono inusuali temperature di -20 °C. Queste temperature eccezionali si verificano solo a certe condizioni: durante le ondate di freddo polare, l'aria fredda si deposita nella valle creando condizioni di inversione termica.
La temperatura media del mese più freddo (gennaio) è di -1,8 °C, quella del mese più caldo (luglio) è di 15,4 °C. Ecco le temperature medie.

Le precipitazioni ammontano a 1715 mm all'anno. Nel mese meno piovoso (luglio) cadono 120 mm di pioggia, nel più piovoso (dicembre) ne cadono 175. Ecco le precipitazioni medie.

Quando andare

Il periodo migliore per visitare Mouthe va da giugno ad agosto, essendo il più mite e soleggiato dell'anno. Di notte può fare un po' freddo anche in questi mesi, per cui conviene portare una felpa o un maglione e una giacca per la sera.