Permiyenin başlarında dünya, Karboniferde başlayan buzul çağının etkisindeydi. Gondvana'nın önemli bir kısmı buzulların altında, tropikler bataklık ormanlarıyla kaplıydı. Dönem ilerledikçe sıcaklıklar yükseldi, kıtalar bir araya geldikçe kuraklık da arttı. Kuraklaşma eğilimi Permiyenin sonuna kadar devam eder. Pangea'nın iç kesimlerinde iklimsel değişimlerin, kurak ve yağışlı dönemler şeklinde oldukça belirgin, gece-gündüz sıcaklık farklarının da çok büyük olduğu düşünülüyor. Permiyen ikliminin çoğunlukla sıcak ve kurak olduğu söylenebilirse de küresel soğumalarının yaşandığı dönemlerde oldu.