知床峠のもう一つのハイライトが、足元一面を白い絨毯が覆い尽くす雲海現象です。峠自体がオホーツク海側（斜里町ウトロ）と太平洋側（羅臼町）の気候の境界に位置しているため、両側の気温差や気圧配置によってドラマチックな気象変化が生まれます。
雲海に出会えるベストな時期は初夏から夏本番を迎える6月中旬〜8月上旬です。この時期、太平洋側で発生した冷たく湿った「移流霧（海霧）」が根室海峡から知床半島へと流れ込み、標高の高い知床峠だけが雲の上に抜け出る現象が頻発します。
狙うべき時間帯は日の出直後から午前8時頃までの早朝です。太陽が高くなるにつれて気温が上昇し、霧が峠全体を包み込んで一面真っ白な視界不良（ホワイトアウト状態）へと変わってしまうケースが多いため、雲海を目的に訪れるなら早朝の出発が鉄則です。
