Warunki klimatyczne Doliny Trzech Stawów zbliżone do klimatu dla całych Katowic. Jest on modyfikowany zarówno przez czynniki klimatotwórcze, jak i lokalne. Średnia roczna temperatura w wieloleciu 1961–2005 dla stacji w sąsiednim Muchowcu wynosiła 8,1 °C, a średnia roczna suma opadów w okresie lat 1951–2005 wynosiła 713,8 mm.
Roślinność obszaru Doliny Trzech Stawów stanowi mozaikę różnego typu zbiorowisk: wodnych, nadwodnych, bagiennych, łąkowych i leśnych, o zachowanych w różnym stopniu walorach naturalnych lub półnaturalnych. Zbiorowiskom tym towarzyszy roślinność synantropijna i kultywowana. Wśród drzew rosną tutaj gatunki różnych rodzajów, takich jak: brzozy, sosny, dęby, topole, świerki i olchy oraz pojedyncze wierzby. Duży kompleks terenów otwartych w obrębie doliny stwarza dogodne warunki schronienia i rozmnażania licznych gatunków zwierząt. Obszar ten spełnia również bardzo ważną rolę dla ptaków odbywających wędrówki. Jest ona miejscem, gdzie mogą one znaleźć odpoczynek oraz dostateczną ilość pokarmu.