大明湖地处中纬度地带,由于受太阳辐射、大气环流和地理环境的影响,属暖温带大陆性季风气候。其主要气候特征是:季风明显,四季分明;冬冷夏热,雨量集中。冬季亚洲大陆北部形成了蒙古高压,济南市被变性极地大陆气团所控制,常受来自北方冷空气侵袭,寒冷晴朗,雨雪稀少,多偏北风。夏季受热带、副热带海洋气团影响,盛行来自海洋的暖湿气流,天气炎热,雨量充沛,光照充足,多偏南风。春季和秋季是冬季转夏季、夏季转冬季的过渡季节,风向多变。一年之中,在不同季节,全市处在不同大气环流控制之下,构成了春暖、夏热、秋爽、冬寒四季变化分明的气候。
冬季受蒙古冷高压控制,盛吹寒冷的偏北风,一般6~8天有一次冷空气侵入,使气温不断降低。冬季最冷月平均气温在0℃以下,极端最低温度平均在-20℃以下,低于-10℃的严寒日数98%集中在冬季。冬季降水量在20~25毫米,仅占全年总降水量的3.0~3.7%,整个冬季雨雪稀少,北风频吹,干燥寒冷。夏季炎热,季平均温度在26℃左右,极端最高温度超过40℃,日最高气温≥40℃的酷热日数均出现在夏季。夏季不仅炎热,且多降水,雨热同季。夏季降水量全市各县区平均都在400毫米以上,全年60%的降水量集中在夏季,7月份降水日数平均在15天左右,日降水量≥50毫米的暴雨日数集中在7、8两月,占全年暴雨日数的70%。