Birmingham có khí hậu hải dương ôn hoà giống như hầu hết quần đảo Anh, nhiệt độ tối đa trung bình vào mùa hè (tháng 7) là 21,3 °C; và trong mùa đông (tháng 1) là khoảng 6,7 °C. Từ năm 1971 đến năm 2000 ngày ấm nhất trong năm trung bình có nhiệt độ cao nhất là 28,8 °C và đêm lạnh nhất thường xuống -9 °C. Khoảng 11,2 ngày mỗi năm sẽ đạt đến nhiệt độ từ 25,1 °C trở lên và 51,6 đêm được ghi nhận là có sương giá. Nhiệt độ cao nhất từng ghi nhận được là 34,9 °C vào tháng 8 năm 1990. Giống như hầu hết các thành phố lớn khác, Birmingham có một hiệu ứng đảo nhiệt đô thị đáng kể. Đêm lạnh nhất ghi nhận được vào ngày 14 tháng 1 năm 1982, nhiệt độ xuống còn -20,8 °C tại sân bay Birmingham bên rìa đông thành phố, song chỉ là -12,9 °C tại Edgbaston gần trung tâm thành phố. Birmingham có tuyết rơi tương đối so với các khu thành thị lớn khác tại Anh Quốc, do có vị trí tại nội lục và độ cao tương đối lớn. Từ năm 1961 đến năm 1990, sân bay Birmingham trung bình có 13 ngày tuyết nằm lại hàng năm, so với 5,33 tạiLondon Heathrow. Các cơn mưa tuyết thường đi qua thành phố theo đường kẽ hở Cheshire trên dòng khí tây bắc, song cũng có thể đến từ biển Bắc qua dòng khí đông bắc. Thời tiết cực đoan hiếm gặp song thành phố có tiếng là phải hứng chịu các trận lốc xoáy, chẳng hạn như vào tháng 7 năm 2005 tại phần phía nam thành phố, gây thiệt hại cho nhà cửa và doanh nghiệp trong khu vực.