Barcelona tiene un clima mediterráneo de matiz subhúmedo y septentrional. La sequía estival propia del clima mediterráneo es matizada por las tormentas estivales y, en cambio, el máximo de precipitaciones "clásico" del clima mediterráneo queda diluído por su situación a sotavento de la circulación general del oeste de las costas occidentales. La irregularidad e intensidad de las precipitaciones a lo largo del año son claramente una de las principales características del clima mediterráneo.
Las temperaturas de la ciudad siempre se mantienen unos grados por encima de la temperatura media de otras zonas colindantes no tan densamente urbanizadas, debido al conocido como efecto de punto caliente, que incrementa la temperatura de las ciudades por el gran consumo de energía que se acaba convirtiendo en calor, y por el calor reverberado por el asfalto y los tejados, que actúan como captadores solares. Casi nunca se producen heladas en la ciudad, raramente se bajan de los 0 °C en el centro
| Mes | Ene | Feb | Mar | Abr | May | Jun | Jul | Ago | Sep | Oct | Nov | Dic | Anual |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura diaria máxima (°C) | 13.4 | 14.6 | 15.9 | 17.6 | 20.5 | 24.2 | 27.5 | 28.0 | 25.5 | 21.5 | 17.0 | 14.3 | 20.0 |
| Temperatura diaria promedio (°C) | 8.9 | 10.0 | 11.3 | 13.1 | 16.3 | 20.0 | 23.1 | 23.7 | 21.1 | 17.1 | 12.6 | 10.0 | 15.6 |
| Temperatura diaria mínima (°C) | 4.4 | 5.3 | 6.7 | 8.5 | 12.0 | 15.7 | 18.6 | 19.3 | 16.7 | 12.6 | 8.1 | 5.7 | 11.1 |
| Precipitación total (mm) | 41 | 29 | 42 | 49 | 59 | 42 | 20 | 61 | 85 | 91 | 58 | 51 | 640 |
| Días de precipitaciones (≥ 1 mm) | 5 | 4 | 5 | 5 | 5 | 4 | 2 | 4 | 5 | 6 | 5 | 5 | 55 |
| Horas de sol | 149 | 163 | 200 | 220 | 244 | 262 | 310 | 282 | 219 | 180 | 146 | 138 | 2524 |
