悉尼属于副热带湿润气候，全年降雨 。悉尼的天气是由邻近的海洋所调节 ，因此内陆的西部城区大陆性稍强 。最暖的月份是1月 ，沿海地区的气温是18.6°C–25.8°C，年中平均有14.6日是30°C以上。录得的最高温度是45.3°C ，1939年1月14日在维期4日的全国性的热浪结束后录得 。夏天略微凉快 ，沿海地区的气温很少降至5°C以下 。最冷的月份是七月，平均极端值是8.0°C–16.2°C。录得的最低最小值是2.1°C 。夏天和冬天的雨量相当平均 ，由于东风调节 ，上半年的雨量稍微高一点 。平均全年雨量是1217.0毫米，适中且变化不大，年中平均有138.0日降雨。1830年曾在悉尼市地区发生过一次降雪。
虽然悉尼不会遇上气旋或大地震 ，但圣婴现象或厄尔尼诺南方涛动正影响悉尼的天气状况：一方面有干旱和林区大火 ，另一方面是风暴和泛滥，与涛动相对的两方面结合 。悉尼有许多毗邻森林的地区曾发生林区大火 ，尤其是1994年和2002年——林区大火倾向于春夏两季发生 。悉尼容易遭受罕见的雹暴和暴风的侵袭。
气候表 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 年
平均每日最高气温
（°C） 25.8 25.7 24.7 22.4 19.3 16.9 16.2 17.7 19.9 22.0 23.6 25.1 21.6
平均每日最低气温
（°C） 18.6 18.7 17.5 14.7 11.5 9.2 8.0 8.9 11.0 13.5 15.5 17.5 13.7
平均总雨量
（毫米） 103.3 117.4 131.2 127.2 123.3 128.1 98.1 81.5 68.7 76.9 83.1 78.1 1217.0
平均降雨日数 12.1 12.3 13.3 12.0 12.0 11.4 10.3 9.9 10.3 11.5 11.4 11.5 138.0
来源： 澳大利亚气象局