Петропавловск-Камчатский лежит южнее Москвы и примерно на одной широте с Тамбовом и Брянском, а также с городами Манчестер (Англия) и Дублин (Ирландия). Однако климат города заметно суровее, чем на подобных широтах в Западной Европе, и прохладнее, чем в европейской части России. Средние температуры лета в Петропавловске немногим выше, чем в Мурманске и Магадане, зима же намного теплее, чем на аналогичных широтах в Сибири, и по мягкости соперничает с московской и петербургской. Климат города умеренный, одновременно имеет черты морского и муссонного. В летнее время проходящее недалеко от восточного побережья Камчатки Курило-Камчатское течение (Оясио) оказывает охлаждающее влияние на климат Петропавловска, в июне и первой половине июля часто наблюдаются холодные туманы и моросящие дожди. Зимой же благодаря влиянию Тихого океана в городе почти не бывает сильных морозов, температуры ниже −15 °C.. −19 °C наблюдаются не каждый год и всего несколько дней. Нередко циклоны с океана приносят тёплый влажный воздух, поэтому даже в январе и феврале случаются оттепели, когда температуры повышаются до +3 °C +5 °C. Например обновлены абсолютные максимумы для каждого из дней в период с 5-го по 11-е февраля 2014 года[1].
Среднегодовая температура воздуха в городе +2,8 °C. Самый тёплый месяц — август, со среднесуточной температурой +13,7 °C, самый холодный — январь −6,5 °C. Среднесуточная температура воздуха опускается ниже нуля 9 ноября, последний зимний день приходится на 19 апреля, то есть зима длится 163 дня[2]. Весной средняя суточная температура воздуха выше 5 °C устанавливается, в среднем, 27 мая и достигает 10 °C 29 июня. Осенью среднесуточная температура опускается ниже +10 °C в конце сентября и ниже +5 °C в конце октября[2].
Абсолютный максимум температуры +30,0 °C был зарегистрирован в июле 2012 года, минимум −31,7 °C регистрировался в феврале 1917 г.
Средний годовой уровень осадков высок и составляет 1166 мм. Рекордный максимум осадков за сутки — 182 мм зарегистрирован в ноябре 1995 года, в новом тысячелетии суточный рекорд по осадкам пришёлся на 19 ноября 2012—130 мм и 26 октября 2015—181 мм. Абсолютный максимум осадков за месяц — 486 мм был зарегистрирован в октябре 2015 года. Чрезвычайно обильным на осадки выдался октябрь 2012 года — 404 мм и октябрь 2015—486 мм. Основная масса осадков выпадает в осенние и зимние месяцы, когда активизируется Алеутский минимум.
