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℃–25.8℃，年中平均有14.6日是30℃以上。陆地的最高温度是45.3℃，1939年1月14日在为期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℃以下。最冷的月份是七月，平均极端值是8.0℃–16.2℃。陆地的最低最小值是2.1℃。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。年均降雨量约为1217毫米，适中且变化不大，年中平均有138日降雨。
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，尤其是春夏两季更容易发生。悉尼还很容易遭受罕见的雹暴和暴风的侵袭。