De type méditerranéen, en limite du système préalpin, le climat est conditionné par les influences majeures du soleil de la Méditerranée et du Mistral.

  
      Pluviométrie annuelle comprise entre 750 et 800 mm.

      Régime océanique : très essoufflé vent d' Ouest faible, pluies modérées à cycle répétitif en fin d'été et fin d'hiver.
      Régime méditerranéen: vent du Sud violent pendant plusieurs jours, précipitations importantes, voire diluviennes, souvent orageuses au printemps et en automne.
      Régime local: orages d'été générés par le relief. Débordements alpins limités souvent en fin de journée. Enormes masses nuageuses venues des Cévennes à l'Ouest; orages très violents parfois accompagnés de grêle après de fortes chaleurs de juin à fin août (périodes critiques. 14juillet- 15août)

      Le Mistral (la bise) : poumon de la Provence, ami du Vigneron.
Vent du Nord-Ouest, desséchant, via le couloir rhôdanien, frais à froid. Le Mistral est généré soit par des températures élevées en Méditerranée, soit par des pluies au Nord de la région. Lorsque ces conditions se combinent, c'est la tempête qui faiblit en fin de nuit quand les températures s'équilibrent pour se réactiver dans la journée (320 kms/h enregistrés le 19 novembre 1967 au sommet du Mont Ventoux) (source Quid 2000).
Au printemps ces chutes nocturnes de Mistral provoquent des gelées matinales gravement dommageables pour le vignoble. Le Mistral est inconstant. Il peut être installé jusqu'à deux semaines ou fugace : quelques heures seulement suite à un orage dans la direction du Nord.
Il affectionne toutefois le mois de mars (le ventose rérublicain). Oracle provençal maintes fois avéré "Quan la bisa branta bu Rameù, Lou branta enjusqu' à San Mitcheù " "Quand le Mistral secoue le rameau (d'olivier) il le secoue jusqu'à la Saint Michel (29 septembre) ". Sous-entendu au jour des Rameaux le Mistral annonce un été plutôt sec, la pluie un été pourri. 

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      Le Mistral des grands froids : l'hiver lorsque l'anticyclone continental repousse les perturbations océaniques il s'établit un flux de Nord - Nord Est en provenance du pôle, et le Mistral s'apparente quelquefois au blizzard. Comme en 1956, l'hiver du siècle. Chute des températures de 30° en 24 heures : +15°C le 1er février, - 15°C le 2 février. Mistral 4 semaines consécutives, avec des pointes à plus de 100 kms/heure. Température moyenne - 10°C avec des creux par vagues successives à - 17°C, quelquefois - 20°C, et moins selon les endroits. Certains jours bourrasques épisodiques de neige poudreuse mangée par le vent. Ciel relativement dégagé, mais soleil fantomatique sous un ciel grisâtre, sur un paysage sans ombre, effacé par la brume de froid. Le sol peu enneigé gelé à 80 cms de profondeur.


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      Quasi permanent été comme hiver sauf aux périodes d'équinoxe, mais jamais absent plus de 2 ou 3 jours consécutifs. Hivers très lumineux.

      Le brouillard : très rare : 2 ou 3 apparitions par an, généralement au printemps et annonciatrices de mistral.

      La neige: absente parfois plusieurs hivers, elle peut soudain se manifester en des chutes exceptionnelles par flux d'Est principalement, et à des dates parfois insolites; 26 décembre 1970: 45cms - 20 novembre 1999: 50cms - 28 février 2001 : 40cms. Chutes causant de graves dégâts aux pinèdes et à l'oliveraie, la végétation méditerranéenne n'étant pas adaptée àce type de précipitations.


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      De type maritime au printemps et à l'automne. Continentales très chaudes en été, parfois avec de grandes amplitudes journalières en hiver (-8°C à 15°C). Plus homogènes par temps de Mistral.

      La gelée blanche: lorsque le ciel est clair durant la nuit, l'humidité importante et les températures négatives, le givre recouvre le sol et la végétation: c'est la gelée blanche qui fond dans la journée, sauf dans les zones d'ombre où elle s'accumule au fil des nuits. C'est la conséquence de ces amplitudes thermiques. Si l'anticyclone ne se manifeste pas, le quatrième jour amène la pluie.

En conclusion, Villedieu jouit d'un climat tempéré sain, aux multiples facettes et marqué par les ardeurs vivifiantes du soleil et du Mistral.