Klimaet i Københavns Kommune påvirkes især af den tætte bebyggelse og nærheden til Øresund. Mens Øresund dæmper temperaturvariationen, øger bebyggelsen temperaturen. Det skubber København op blandt landets ti varmeste kommuner, og i august er den sammen med nabokommunen Frederiksberg landets varmeste kommune. Derudover er nærheden til Skåne og det østeuropæiske fastland med til at give klimaet et kontinentalt præg, når vinden kommer fra øst.
Med undtagelse af Valby og Bispebjerg Bakker er kommunen ret flad, og da vinden oftest kommer fra vest, når den at tørre ud på sin vej hen over landet. Københavns Kommune er derfor nedbørsfattig med en årsnedbør, som ligger betydeligt under landsgennemsnittet. Til gengæld skaber det tætbebyggede område en varmeø, som vinden tvinges op over. Det kan give meget kraftige byger som under skybruddet d. 2. juli 2011.
Vintermånederne er ganske solfattige, mens kommunen i september er blandt de ti solrigeste. Set over året ligger antallet af solskinstimer i Københavns Kommune dog tæt på landsgennemsnittet.
