Mặc dù nằm ở phía Nam so với chí tuyến Bắc, Quảng Châu có khí hậu ôn đới ẩm ướt (Köppen Cfa) chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Á. Mùa hè ẩm ướt với nhiệt độ cao, độ ẩm cao và chỉ số nhiệt cao. Mùa đông khá ôn hòa và tương đối khô. Quảng Châu có mùa mưa kéo dài, kéo dài từ tháng Tư đến tháng Chín. Nhiệt độ mức trung bình hàng tháng dao động từ 13,6 °C (56,5 °F) vào tháng Giêng đến 28,6 °C (83,5 °F) vào tháng 7, trong khi trung bình năm là 22,6 °C (72,7 °F). Mùa thu, từ tháng 10 đến tháng 12, có khí hậu rất dễ chịu, mát mẻ và nhiều gió, và là thời gian đi du lịch thành phố tốt nhất. Độ ẩm tương đối khoảng 68 %, trong khi lượng mưa hàng năm trong khu vực đô thị là hơn 1.700 mm (67 inch). Với mức ánh sáng mặt trời hàng tháng có thể dao động từ 17% trong tháng 3 và tháng 4 đến 52% vào tháng 11, thành phố này nhận được 1,628 giờ ánh nắng mặt trời hàng năm, ít hơn đáng kể so với Thâm Quyến và Hồng Kông. Nhiệt độ cực đại dao động từ 0 °C (32 °F) đến 39,1 °C (102,4 °F). Lần tuyết rơi cuối cùng được ghi lại trong thành phố là vào ngày 24 tháng 1 năm 2016, đó là lần đầu tiên thành phố có tuyết sau 87 năm.