克利夫兰最冷温度能到零下十几度，冬天特别冷。春秋天气温和，夏天热得快但时间短。全年降水均匀，雪灾时有发生。

克利夫兰最冷温度历史记录是零下24.4度，出现在1934年1月31日。冬季平均气温零下2.2度，1月降雪量可达50厘米。北冰洋冷高压每年12月到次年2月频繁南下，安大略湖冰面反射热量加剧寒冷。夏季受墨西哥湾流影响，6月到8月平均气温18.3度，但7月常出现35度高温。春秋季昼夜温差大，4月平均气温9.4度，10月骤降至4.5度。这种寒温带气候特征，是北美大陆东岸受北大西洋暖流和西伯利亚冷空气共同作用形成的。