Do nằm ở độ cao 1.500 mét và được các dãy núi cùng quần hệ thực vật rừng, đặc biệt là rừng thông bao quanh, nên đối lập với khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền trung và khí hậu nhiệt đới xavan ở miền nam, thành phố Đà Lạt ngày nay có một khí hậu miền núi ôn hòa dịu mát quanh năm.
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới xavan, Đà Lạt có hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa trùng với mùa gió mùa tây nam, bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10. Còn mùa khô trùng với mùa gió mùa đông bắc, kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau. Vào mùa khô, Đà Lạt chịu ảnh hưởng của khối không khí biển Đông, mang lại thời tiết nắng ấm, ít mây, không mưa, nhiệt độ hạ thấp về ban đêm và biên độ nhiệt lớn. Trong những tháng mùa mưa, gió mùa đông bắc hầu như không còn ảnh hưởng đến Đà Lạt, thay thế bởi khối không khí xích đạo từ phía nam tràn lên phía bắc. Gió mùa tây nam mang lại nguồn ẩm chủ yếu cho những trận mưa lớn và những đợt mưa kéo dài nhiều ngày. Mặc dù vậy, do ảnh hưởng của khối không khí nhiệt đới Thái Bình Dương, trong mùa mưa vẫn có những thời kỳ thời tiết tạnh ráo. Hằng năm có rất nhiều tour du lịch Đà Lạt từ Sài Gòn đến nghỉ mát tránh nắng
Nhiệt độ trung bình tháng ở Đà Lạt không bao giờ vượt quá 20°C, ngay cả trong những tháng nóng nhất. Tuy vậy, Đà Lạt cũng không phải là nơi có nhiệt độ trung bình tháng thấp nếu so với các tỉnh thành phố miền bắc có khí hậu cận nhiệt đới. Trong những tháng mùa đông, nhiệt độ trung bình tháng vẫn trên 14°C. Theo số liệu thống kê từ năm 1964 tới năm 1998, nhiệt độ trung bình năm ở Đà Lạt là 17,9°C, trong đó năm 1973 có nhiệt độ trung bình cao nhất lên đến 18,5°C, còn năm 1967 nhiệt độ trung bình xuống thấp nhất, 17,4°C. Nếu so sánh với Sa Pa, thị trấn nghỉ dưỡng ở miền Bắc ở độ cao 1.581 mét so với mặt biển và nằm trong vùng cận nhiệt đới, thì nhiệt độ trung bình ở Đà Lạt cao hơn 2,6°C, và nếu xét riêng các tháng mùa đông thì nhiệt độ trung bình của Đà Lạt cao hơn Sapa đến 10°C (tuy nhiên về mùa hè Sapa chỉ lạnh hơn Đà Lạt không đáng kể).
Biên độ nhiệt độ ngày đêm ở Đà Lạt rất lớn, trung bình năm đạt 11°C, cao nhất trong những tháng mùa khô, lên tới 13 – 14°C, và thấp nhất trong những tháng mùa mưa, chỉ khoảng 6 – 7°C. Ngược lại, biên độ nhiệt trung bình giữa các tháng trong năm lại nhỏ, tháng ấm nhất và tháng lạnh nhất cũng chỉ chênh lệnh 3,5°C. Độ dài ngày trong các mùa ở Đà Lạt không có sự chênh lệch lớn, trung bình khoảng từ 11 đến ít hơn 12 giờ vào mùa đông và trên 12 giờ vào mùa hè. Tổng số giờ nắng trong năm ở đây tương đối cao, khoảng 2.258 giờ một năm, tập trung chủ yếu vào các tháng 12, 1, 2 và 3 của mùa khô. Tổng lượng bức xạ thu nhập ở Đà Lạt khoảng 140 kCalo/cm²/năm, nhiều nhất vào tháng 4 và ít nhất vào tháng 8. Nếu so với các vùng lân cận, lượng bức xạ Mặt Trời của Đà Lạt không cao, nhưng đây là nguồn năng lượng chủ yếu cho các quá trình trao đổi nhiệt, mang lại nền nhiệt độ thấp và tương đối ôn hòa. Quý khách có thể tham khảo tour Đà Lạt 3 ngày 2 đêm
Mùa mưa ở Đà Lạt thường bắt đầu vào cuối tháng 4, đầu tháng 5 và kết thúc vào khoảng cuối tháng 10, đầu tháng 11. Tuy hàng năm, thời điểm bắt đầu và kết thúc của mùa mưa có thể thay đổi, nhưng mùa mưa ở đây thường kéo dài khoảng hơn 6 tháng. Trung bình, một năm Đà Lạt có 161 ngày mưa với lượng mưa 1.739 mm, tập trung nhiều nhất vào ba tháng 7, 9 và 10, ba tháng có sự hoạt động mạnh của trường gió mùa tây nam. Nếu lấy trung bình từ tháng 5 tới tháng 10, tổng lượng mưa trong mùa mưa ở Đà Lạt chiếm đến gần 80% lượng mưa của cả năm.
Xem thêm các điểm tham quan ở Đà Lạt
So với vùng đồng bằng, Đà Lạt có số ngày mưa trong năm nhiều hơn, nhưng lượng mưa lại thấp hơn. Ở Đà Lạt còn có một hiện tượng thời tiết đáng chú ý khác là sương mù, trung hình 80 đến 85 ngày trong một năm, nhưng xuất hiện nhiều nhất vào khoảng thời gian từ tháng 2 tới tháng 5 và từ tháng 9 đến tháng 10. Phổ biến hơn cả là loại sương mù bức xạ được hình thành khi mặt đất bị lạnh đi nhiều do bức xạ vào lúc trời quang, lặng gió. Sương mù dày ít xảy ra hơn, thường gặp vào tháng 9 và tháng 10, trung bình mỗi tháng có tới 4 đến 5 ngày sương mù dày.