I nordøst ligger en lille del af kommunen ud til Odense Fjord, som dæmper temperaturvariationen i de kystnære områder. Fjordens påvirkning af klimaet mindskes dog hurtigt, jo længere man bevæger sig mod sydvest. Gradvis øges temperaturvariationen med koldere vinternætter og varmere sommerdage med øget bygeaktivitet til følge. Samlet set ligger årstemperaturen i Odense Kommune tæt på landsgennemsnittet, om end kommunen i marts når op blandt de ti varmeste i landet.
På sin vej hen over Jylland når vestenvinden at tørre en del ud, og nedbørsmængderne i Odense Kommune er derfor beskedne. Omkring Blommenslyst og Korup i vest samt ved Bellinge og Fangel i syd fører det kuperede landskab dog til en smule flere skyer og mere nedbør. Alligevel ligger årsnedbøren i kommunen lidt under landsgennemsnittet. Mindre nedbør betyder færre skyer, og antallet af solskinstimer er derfor en anelse højere i Odense Kommune end i landet som helhed. Den tørreste og mest solrige del af kommunen ligger i nordøst.
