Nhiệt độ trung bình mùa đông: 16,5 °C (lúc thấp xuống tới 2,7 °C). Trung bình mùa hạ: 29,5 °C (lúc cao nhất lên tới 43,7 °C). Nhiệt độ trung bình cả năm là 23 °C, lượng mưa trung bình hàng năm vào mức 1.800mm đến 2.000mm. Vào tháng 5 năm 1926, nhiệt độ tại thành phố được ghi lại ở mức kỷ lục 42,8 °C. Tháng 1 năm 1955, nhiệt độ xuống mức thấp nhất, 2,7 °C do chịu ảnh hưởng của La Nina. Vào đầu tháng 6 năm 2017 với việc bị ảnh hưởng bởi El Niño trên toàn thế giới, Hà Nội phải hứng chịu đợt nóng dữ dội trong 1 tuần (từ 2-6 đến 6-6) với nhiệt độ lên tới 42.5 °C, là nhiệt độ kỷ lục ghi nhận trong lịch sử. Hơn nữa, do chịu ảnh hưởng của hiệu ứng đô thị và là vùng khí hậu có độ ẩm cao nên những đợt nắng nóng, nhiệt độ cảm nhận thực tế luôn cao hơn mức đo đạc, có thể lên tới 50 °C. Và trong đợt nắng nóng này có hai người bị chết do nắng nóng, trong tương lai mọi chuyện còn khủng khiếp hơn. Thậm chí các chuyên gia khí tượng của Mĩ còn đưa ra “Sự dịch chuyển các thành phố” trong đó có dự báo cho Thủ đô Hà Nội vào năm 2100. Có hai kịch bản được đặt ra, nếu giảm khí thải ở mức trung bình thì mùa hè của Hà Nội sẽ gay gắt như New Delhi (Ấn Độ), nếu không giảm thì sẽ như chảo lửa Faisalabad (Pakistan), tại hai thành phố này nhiệt độ đều trên 48 độ C. Tại Hà Nội năm 2100, mùa hè sẽ kéo dài hơn và sẽ xuất hiện mức nhiệt 48 độ C, nhiệt độ cảm nhận được từ 55–58 độ C. Nơi có tuyết vào mùa đông ở Hà Nội là Ba Vì khoảng 6h sáng 24/1 với mức nhiệt khoảng 0 độ C