München az esős óceáni és a szárazabb kontinentális éghajlat közötti átmeneti zónában fekszik. A város éghajlatát az Alpok közelsége és az aránylag nagy tengerszint feletti magasság is befolyásolja, ezért Münchenben eléggé változó az időjárás. A főnszél délről meleg, száraz levegőt szállít a város felé.

Az éves középhőmérséklet 8 °C. A legmelegebb hónap a július, ebben a hónapban 17 °C, a leghidegebb a január, ilyenkor -1 °C körüli az átlaghőmérséklet. Az eddig hivatalosan mért legmagasabb hőmérsékletet, 35,8 °C-ot München-Nymphenburgban mérték, a leghidegebb mért hőmérséklet -26 °C volt. A város déli része naposabb, mint az északi, ahol gyakrabban fordul elő köd. A város nyugati részén szárazabb az idő, mint keleten.

Az éves csapadékmennyiség 920 mm körül szokott alakulni, a legtöbb csapadék nyár elején, a legkevesebb januárban és februárban hullik. Télen a csapadék gyakran hó, nyáron gyakran jégeső is esik. A legnagyobb károkat az 1984. július 12-i jégverés okozta, másfél milliárd euró értékben.