Климат Тюмени — резко-континентальный. Погода характеризуется суровой, продолжительной зимой и коротким, нежарким летом, с запаздывающими весенними и слишком ранними осенними холодами. Для Тюмени характерна резкая смена погоды. Тюмень раскинулась на равнинной территории — юге Западно-Сибирской равнины, поэтому в зону её климата довольно сильно проникают холодные арктические массы, а тропические массы с юга не задерживаются.

Местонахождение в самом центре Евразийского материка определяет открытость города для вторжения воздушных масс из морозной Арктики и из пустынь Казахстана. Не особенно высокие Уральские горы уменьшают действие ветров с влажной Атлантики. Поэтому для погоды в данном населенном пункте присуще некоторое разнообразие.

Севернее Тюмени отмечается высокая влажность, процессы заболачивания и обилие комаров, а южнее начинают отмечаться засухи и действие казахстанских ветров. Тюмень находится в самом центре между этими климатическими процессами, образуя определенную полосу тепла. Температура воздуха в городе на 4-5 градусов, зимой на 10-15 выше, чем вокруг, погодные условия здесь фиксируют меньшее количество дней с морозами, чем вокруг, на неделю раньше начинается весна, а позже на пару недель приходит зима, снежный покров устанавливается на 4 дня позднее, чем в пригороде, тает раньше. Над Тюменью чаще идут дожди, в городе регистрируется больше туманных и пасмурных дней.

Среднеянварская температура в Тюмени соответствует -14,9, минимум наблюдался -46,1. Редко, но бывают зимой потепления до +6 градусов, но они кратковременны, длиной до трех дней и нечастые. Зимы затяжные, с характерным большим наличием морозных дней до 130 ежегодно. Меньше всего осадков фиксируется в феврале. Всего в год насчитывается 142 дня с осадками. Дождей выпадает больше с июня до сентября, где большая половина дней — дождливые, для этого же промежутка характерны туманы. Больше гроз бывает в июле.

Среднеиюльская температура равна +18,8, максимальная регистрировалась до +38. Осадков в среднем немного, около 480 мм в год, в основном выпадают летом. Чаще всего в городе дуют северные ветра. Наиболее жаркий период в Тюмени – июль. Из-за регулярных северных ветров, температура воздуха в августе может быстро снизиться до минусовых значений.

Ясных дней в Тюмени больше всего зимой, для лета характерна частая облачность.