Eskişehir, İç Anadolu, Batı Karadeniz ve Akdeniz iklimlerinin etki alanı içinde olması nedeniyle, kendine özgü bir iklime sahiptir. Yıllık sıcaklık ortalaması, 10.9° dir. Aylık ortalamaya göre yılın en soğuk ayı, -2° ile ocak ayıdır. Aralık ayının ortalarından, şubat ayının ortalarına kadar çok soğuk günler ve don olayları yaşanır. -10° ile -25° arasında değişen derecelere rastlanabilir.Ancak ocak ayı içinde 10° ile 15° lik ılık günler de geçirilir. Mart ayında daha çok don olayına rastlanır. Baharın ikinci yarısında maksimum sıcaklık, 20° nin üstüne çıkar.

Haziran, temmuz ve ağustos aylarında en sıcak günler yaşanır. En düşük sıcaklık 10° - 15° dir Temmuz ayının ikinci yansı ile ağustos ayının ilk yansında en yüksek sıcaklık, 30° - 40° arasında değişir.

Burada, kara iklimi özelliğini gösteren en belirgin olay, aynı zamanda gece ile gündüz sıcaklığında 12° ile 29° arasında büyük ısı farklarının olmasıdır.

Sonbahar mevsimi, sıcaklığın 20°' nin altına düşmesiyle, ağustos ayının ikinci yarısından itibaren kendini belli eder. Eylül ayının sonunda sıcaklık, 0° 'ye kadar inebilir. En yüksek sıcaklık ise, yine eylül ayı içinde, yazın devamı olarak 20° ile 30° arasında oynayabilir. Ekim ayında ortalama sıcaklık, 10° civarında seyreder.

Eskişehir'de yağışlar, kışın kar ve yağmur halinde görülür. Aralık ayından itibaren yağışlar daha çok kar şeklindedir. Nisan ayı sonundan itibaren havalar ısınmaya başlar.

Eskişehir'de bahar yağmurlan, batı ve güneybatıdan gelerek, sağanak halinde düşer. Yıllık ortalama yağış miktarı 378.9 kg/m3 'dür.

Temmuz ve ağustos aylarında, Akdeniz yaz kuraklığı özelliklerini gösterir. Ancak çok hafif olarak, Karadeniz yaz yağmurlarını da alır. Ekim ayında yağmur, kasım ayında sulu karın yağması, kışın başladığını gösterir.

Eskişehir'de rüzgarlar, kışın doğudan batıya eser. Baharın ilk aylarında kuzeybatı rüzgarları hakimdir. Baharın sonunda güneybatı, batı ve kuzeybatıdan gelen rüzgarlar görülür.

Yaz mevsiminde bazen geçici olarak günlük şiddetli doğu rüzgarları da görülebilir. Sonbaharda ise, eylül sonundan itibaren doğu, kuzeydoğu ve güneydoğu rüzgarları ortaya çıkar.