Климат города — типично морской, умеренный, со значительной влажностью, частыми туманами и осадками в виде дождя и снега.
Ясных и безоблачных дней в среднем в году здесь бывает 31, пасмурных дней — 172, дней с туманами — 57 и полуясных с переменной облачностью — 105. Весь период с положительной температурой воздуха длится в среднем 222 дня, а с отрицательной — 143 дня.

Дождливых дней бывает в среднем 126, а в холодный период года с твердыми осадками (снег, град, иней) — 61 день.

Для города на Неве, расположенного в высоких широтах, характерна большая изменчивость продолжительности дня в течение года: от 5 часов 52 минут в день зимнего солнцестояния, до 18 часов 53 минут в день летнего солнцестояния.

Широко известны Санкт-Петербургские белые ночи. Началом их принято считать 25-26 мая, а концом — 16-17 июля. В это необычное время солнце восходит вблизи северной точки горизонта. Высоко поднявшись в полдень, оно заходит недалеко от места, где взошло, погружаясь за линию горизонта на небольшую глубину. Поэтому вечерние сумерки сливаются с утренней зарей. По словам А. С. Пушкина «одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса».