A lo largo de la costa el clima es de tipo estepárico nuboso, que mantiene su influencia hacia el interior por medio de los valles transversales y quebradas: la humedad y las precipitaciones son mayores que en el resto del territorio que se encuentra por debajo de los 3.000 m (a partir de esta altitud se presenta el clima de montaña), y las temperaturas son moderadas. El clima se continentaliza hacia el interior. La vegetación que presenta la región se conoce como estepa arbustiva abierta. En las planicies litorales abundan las cactáceas y espinos junto a un tapiz herbáceo, excepto en las meridionales, más húmedas, donde crecen especies como el arrayán y el canelo. En los cordones montañosos aparece un matorral abierto andino, con especies como el guayacán. En las zonas más altas predominan las plantas xerófitas, adaptadas especialmente a climas de montaña, como festucas y arbustos pequeños.

En la costa se abren las bahías de Chongo y de Coquimbo, el cabo de Lengua de Vaca y las islas de Los Pájaros y de Choros. En esta zona costera, la humedad que origina la niebla (camanchaca) ha propiciado la existencia de un islote de bosque húmedo, preservado gracias a la creación del Parque nacional Bosque Fray Jorge, que por su singularidad ha sido declarado Reserva de la Biosfera por la UNESCO.

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