Toulouse connaît la particularité de se trouver à la jonction des trois types de climats tempérés : on y trouve un climat tempéré océanique, à influences méditerranéenne et continentale, caractérisé par un été sec et chaud, un automne bien ensoleillé, un hiver frais et un printemps marqué par de fortes pluies et des orages violents.
Les vents dominants sont, par ordre d'importance, le vent d'ouest (amenant généralement l'humidité de l'océan Atlantique), le vent d'autan (venant du sud-est) et le vent du nord, nettement moins fréquent et généralement froid et sec (amenant l'air de masses anticycloniques froides placées sur le nord de l'Europe).
Le vent d’autan est aussi appelé « le vent qui rend fou », voire « le vent du diable » en raison de l'influence sur les comportements humains et animaux (irritabilité, trouble du rythme cardiaque, accroissement du nombre des accouchements...) qui serait due à la forte ionisation de l'air qu'il apporte.
Parfois, ce vent peut devenir très puissant comme le 4 mai 1916, où il renversa le train Toulouse-Revel.
Toulouse connaît en moyenne 24 jours de fortes chaleurs et 33 jours de gel par an. Les mois les plus pluvieux sont les mois d'avril, mai et juin.
Les températures normales minimales interviennent en janvier avec en moyenne 5°C, et les températures normales maximales en août avec 23°, la température moyenne annuelle est de 14.7°.
Mais l'été est souvent chaud avec des températures proches voire parfois supérieures aux 40°C.
La température la plus chaude fut de 44°C le 8 août 1923 (record national) et la température la plus froide de –19,2°C le 15 février 1956.
Le jour le plus arrosé eut quant à lui une pluviométrie de 82,7 mm le 7 juillet 1977 selon les sources de Météo-France.
Toulouse fut frappée par une tornade le 15 mai 1980 vers 20h15. La tornade s'était formée sur l'aéroport de Blagnac avant de continuer en direction de Toulouse pour finir sa course vers le quartier de Casselardit, près de Purpan. Cette tornade, classée F2, avec des vents de 200 km/h, arracha des toits et causa d'autres dommages importants.
Le 3 février 1959 est le jour le plus enneigé avec 21 centimètres de neige
