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,因此墨尔本的气温有「一天四季」的说法。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。