墨尔本的气候属于亚热带与温带交叉型气候。

最热月通常最高平均气温25℃，最低平均气温14℃，最冷月在3℃到15℃之间，终年多雨，属于温带海洋性气候。处于向亚热带过渡的地带，夏季偶有最热月超过40摄氏的情形。夏天人们喜欢去海边玩，在炎热的夏天，日间气温最高可达到四十摄氏度以上。

墨尔本的气候比较干燥，相对湿度常在30%到50%之间，由于干燥，平时晾晒衣物也干得快，衣服家具等物品不容易发霉，冬天在同样的低温下与湿度高的地方比较也不觉得那么寒冷，在生活上，墨尔本这样的湿度让很多人觉得舒适。

由于地理位置和洋流影响的原因，墨尔本日夜温差较大，夏天即使白天气温高达三十多度，晚上就会凉下来至十二度左右，因此在冬天，墨尔本不太冷，冬天一般日间气温在十摄氏度以上，冬天并不下雪，但墨尔本的周围有许多山，冬天的时候寒冷的高山上有积雪，所以每逢冬季，墨尔本附近的高山又是滑雪的好地方。