O clima da cidade é tropical oceânico, com temperatura anual média de 23,8ºC. A temperatura máxima absoluta registrada oficialmente foi de 43,2°C em Bangu, no dia 14 de janeiro de 1984. Já a mínima oficial foi registrada no Campo dos Afonsos: 4.8°C em 19 de julho de 1926. Não oficialmente, já se registraram máximas de 45°C e mínimas de 3°C .
A média anual pluviométrica oficial é de 1.183mm (registrada entre 1961-1990 no bairro da Glória). Porém, existem bairros de encosta em que a média chega a quase 2.000mm, tais como Rocinha e Itanhangá, enquanto em bairros do Subúrbio da Leopoldina como Penha, Irajá, Pavuna, Cordovil e Brás de Pina tem uma média de apenas 900mm. A média geral da cidade é de 1.250mm.
