北京气候属暖温带半湿润半干旱季风气候。年平均气温，平原地区为11～13℃，海拔800米以下的山区为9～11℃，高寒山区在3～5℃。年极端最高气温一般在35～40℃之间。
年极端最低气温一般在－14～－20℃之间，1966年曾低到－27.4℃（大兴东黑垡）；高山区低于－30℃。7月最热，月平均气温，平原地区为26℃左右；拔海800米以下的山区为21～25℃。1月最冷，月平均气温，平原地区为－4～－5℃；拔海800米以下山区为－6～－10℃。气温年较差为30～32℃。
年降水量空间分布不均匀，东北部和西南部山前迎风坡地区为相对降水中心，在600～700毫米之间，西北部和北部深山区少于500毫米，平原及部分山区在500～600毫米之间。
夏季降水量约占年降水量的3／4。夏季降水空间分布与全年类似：东北部和西南部山前迎风坡地区为相对降水中心，在450～500毫米之间，西北部和北部深山区少于400毫米，平原及部分山区在400～450毫米之间。
降水集中且降水强度大。
北京处在大陆干冷气团向东南移动的通道上，每年从10月到翌年5月几乎完全受来自西伯利亚的干冷气团控制，只有6～9月前后三个多月受到海洋暖湿气团的影响。所以降水主要集中在夏季，7，8月尤为集中。由于暖湿气团和干冷气团的势力消长、互相推移等变化，使降水量的年际变化很大，丰水年和枯水年雨量相差悬殊。降水最多年（1959年1406.0毫米）与最少年（1869年242.0毫米）的差值达1164.0毫米。旱涝频繁，据514年的降水资料记载，旱年和涝年占65％。由于降水量高度集中，即使旱年，局部地势低洼地区也容易积水成涝。
降水量空间分布不均匀。
来自东南的暖湿空气受燕山及太行山的抬升，在山前迎风坡形成多雨区，而背风坡形成少雨区。
山前平原增温显著。
冷空气由于受山脉阻挡以及下沉增温作用，致使北京平原地区冬季气温比临近的同纬度地区偏高，形成山前暖区。4.风向日变化显著。
“北京湾”的特殊地形使得北京地区山谷风明显，平原地区午后多偏南风，午夜转偏北风。南口、古北口等地，沿山间河谷形成较周围地区风速明显偏大的风口。
四季分明，冬季最长，夏季次之，春、秋短促。
北京的春季冷暖空气活动频繁，气温多变，日较差大，易发生大风、沙尘天气；夏季炎热多雨，是雷暴、大风、强降水等对流性天气的多发季节；秋季晴朗少雨，舒适宜人；冬季寒冷干燥、多风少雪。