天津市位于中纬度欧亚大陆东岸，全境属温带季风气候，主要受季风环流影响，四季较为分明。天津地区夏季受西太平洋副热带高气压影响，以吹偏南风为主；冬季则受蒙古冷高气压控制，盛行偏北风。天津地区的一月平均气温为-5.4℃到-3.0℃，七月平均气温为25.9℃到26.7℃，年平均气温为12.3℃，年降雨量为500～700毫米，平均无霜期为196～246天。
根据天津气象站1910年以来的观测资料显示，近100年天津地区的平均气温呈显著上升趋势，其中，冬、春两季最低气温增加趋势最明显；夏季和全年高温阈值显著降低，但最长暖日天数自1990年代开始趋于增多；低温阈值显著上升，冬季升幅最大，冬、春两季霜冻日数和最长冷夜日数均显著减少。特别是，1980年代后天津地区的最低气温和冬季气温的快速升高。天津地区气温上升的趋势与全球变暖北半球的趋势一致。同时，天津地区的气温年际间差异和极端性正在减弱趋于稳定。 [隐藏]天津 （平均数据1971－2000年，极端数据1951－2010年）气候平均数据 月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年 极端高温 °C （°F） 14.3 (57.7) 20.8 (69.4) 30.5 (86.9) 33.1 (91.6) 38.5 (101.3) 39.6 (103.3) 40.5 (104.9) 37.4 (99.3) 34.9 (94.8) 30.8 (87.4) 23.1 (73.6) 14.4 (57.9) 40.5 (104.9) 平均高温 °C （°F） 1.8 (35.2) 5.0 (41) 11.7 (53.1) 20.5 (68.9) 26.1 (79) 30.1 (86.2) 31.0 (87.8) 30.2 (86.4) 26.3 (79.3) 19.7 (67.5) 10.6 (51.1) 3.9 (39) 18.1 (64.6) 平均气温 °C （°F） −3.5 (25.7) −0.6 (30.9) 5.9 (42.6) 14.3 (57.7) 20.0 (68) 24.6 (76.3) 26.6 (79.9) 25.6 (78.1) 20.9 (69.6) 13.9 (57) 5.3 (41.5) −1.1 (30) 12.7 (54.9) 平均低温 °C （°F） −7.5 (18.5) −4.9 (23.2) 1.3 (34.3) 8.9 (48) 14.6 (58.3) 19.7 (67.5) 22.7 (72.9) 21.9 (71.4) 16.4 (61.5) 9.3 (48.7) 1.3 (34.3) −4.9 (23.2) 8.2 (46.8) 极端低温 °C （°F） -18.1 (-0.6) -22.9 (-9.2) -17.7 (0.1) -2.8 (27) 4.5 (40.1) 10.1 (50.2) 16.2 (61.2) 13.7 (56.7) 6.2 (43.2) -2.2 (28) -11.4 (11.5) −16.2 (2.8) -22.9 (-9.2) 降水量 mm （英寸） 3.3 (0.13) 4.0 (0.157) 7.7 (0.303) 20.9 (0.823) 37.7 (1.484) 71.1 (2.799) 170.6 (6.717) 145.7 (5.736) 46.1 (1.815) 22.7 (0.894) 10.4 (0.409) 4.1 (0.161) 544.3 (21.429) 相对湿度（%） 56 54 53 51 56 64 76 77 68 64 63 59 61.8 平均降水日数 （≥ 0.1 mm） 1.8 2.1 2.9 4.4 6.0 8.0 12.4 10.2 6.0 4.5 3.5 2.0 63.8 日照时数 178.3 176.9 205.3 229.8 265.7 251.2 217.6 223.3 223.3 211.1 173.1 166.2 2,521.8 来源：中国气象局 2009-03-17 参见：天津水系
天津市市域内河流密布、洼淀湿地亦广泛分布，河流和湿地的分布对天津城市布局有着较大的影响。天津地处海河流域下游，是海河五大支流南运河、北运河、子牙河、大清河、永定河的汇合处和入海口，素有“九河下梢”之称。海河的干流流经天津市域，市内主要河流包括：月牙河、卫津河、津河、新开河等。 天津市的矿产资源、油气资源以及地热资源丰富。特别是在海洋油气资源方面，天津地区现已发现45个含油构造，储量可观。大规模的油田有大港油田和渤海油田等。在太阳能利用方面，天津地区属于太阳能资源较丰富的二类地区，全年可利用天数约200天，可大规模利用程度不高。
